การคำนวณความต้านทานแม่เหล็กในโครงสร้างวัสดุแม่เหล็กสองชั้นแบบฟิล์มบาง

Abstract

การทำงานของฮาร์ดดิสก์อาศัยการวัดความต้านทานแม่เหล็กในการอ่านและบันทึกข้อมูล ซึ่งในปัจจุบันการคำนวณความต้านทานแม่เหล็กยังเกิดขึ้นไม่มาก งานวิจัยนี้ได้ทำการคำนวณความต้านทานแม่เหล็กในโครงสร้างวัสดุแม่เหล็กสองชั้นซึ่งได้แก่ โครงสร้างโคบอลต์กับนิเกิลไอรอน และโครงสร้างโคบอลต์กับคอปเปอร์ นอกจากนี้ยังได้จำลองโครงสร้างสปินวาล์วโดยพิจารณาโครงสร้างวัสดุสามชั้นที่ประกอบด้วยโคบอลต์ คอปเปอร์ และนิเกิลไอรอน วิธีการคำนวณแบบแรกพิจารณาคุณสมบัติพารามิเตอร์การส่งผ่านสปินสปินได้แก่ สภาพความต้านทานไฟฟ้า ( ) สปินโพลาไรเซชั่น ( ) และระยะการแพร่ของสปิน ( ) ป้อนกระแสสปินขนาด 50 MA/m2 ไปยังโครงสร้าง วิธีการคำนวณแบบแรกความต้านทานแม่เหล็กในชั้นโคบอลต์เฉลี่ย 3.36 fΩ ความหนา 4 และ 10 นาโนเมตร นิเกิลไอรอนเฉลี่ย 0.29 fΩ ความหนา 4 นาโนเมตร และคอปเปอร์เฉลี่ย 10 fΩ ความหนา 10 นาโนเมตร และความต้านแม่เหล็กต่อพื้นที่ในชั้นโคบอลต์เฉลี่ย 4.46 fΩ ความหนา 4 และ 10 นาโนเมตร นิเกิลไอรอนเฉลี่ย 0.56 fΩ ความหนา 4 นาโนเมตร และคอปเปอร์เฉลี่ย 10 fΩ ความหนา 10 นาโนเมตร วิธีการคำนวณแบบที่สองใช้วัสดุสองชั้น (bilayer) ซึ่งใช้เป็นโคบอลล์ (Co) และนิเกิลไอรอน (NiFe) ซึ่งค่าความต้านทานแม่เหล็กที่มุม 0๐ และมุม 180๐ มีค่าเฉลี่ย 0.168 mΩ และ0.181 mΩตามลำดับ ส่วนกรณีที่ใช้วัสดุสามชั้น (trilayer) ซึ่งใช้เป็นโคบอลล์ (Co) คอปเปอร์ (Cu) และนิเกิลไอรอน (NiFe) ค่าความต้านทานแม่เหล็ก R1 กับ R2 จากที่มุม 0๐ มีค่าเฉลี่ย 1.49 mΩ กับ 3.06 mΩ ตามลำดับ และความต้านทานแม่เหล็ก R1 กับ R2 ที่มุม 180๐ มีค่าเฉลี่ย -0.13 mΩ กับ -0.25 mΩ ตามลำดับ และค่า GMR ของวัสดุเป็น 0.069711 % , 21.99 % และ 8.83 % จากการคำนวณหาค่าความต้านทานของวัสดุทั้งสองโมเดลที่ได้กล่าวมาข้างต้นเมื่อนำมาเทียบกับผลการทดลองในวัสดุเดียวกัน ได้ค่าที่ใกล้เคียงจากผลการวัดจริงของทั้งสองโมเดล และการคำนวณหาความต้านทานแม่เหล็กจากคุณสมบัติการส่งผ่านสปินในวัสดุสามารถนำไปเป็นแนวทางในการศึกษาได้อีกแนวทางหนึ่ง

The hard disk operation is a magnetoresistance measurement to read and save data. Currently, the magnetoresistance calculations also occur. This research has made a calculation of magnetoresistance in a double-layered magnetic material structure: the cobalt structure with the nickel iron and the cobalt structure with the copper. In addition, the spindle-valve structure was also simulated by considering the three-layer material structures that comprise cobalt. Nickel and Iron The first method of calculation is determined by the spin transport parameter properties: Electrical resistivity ( ) Spin polarization ( ) and Spin diffusion length ( ) 50 MA/m2 Spin current Injected to those structure. The first method of magnetoresistance calculation in a cobalt layer is 3.36 fΩ 4 and 10 nm of thickness. Nickel iron is 0.29 fΩ, 4 nm of thickness. And Copper is10 fΩ,10 nm of thickness, and magnetoresistance per area is 4.46 fΩ, 4 and 10 nm of thickness. Nickel iron is 0.56 fΩ 4 nm of thickness and Copper is 10 fΩ,10 nm of thickness. The second calculation method uses a double-layered material (bilayer), which is used as Cobalt (Co) and nickel Iron (NiFe), which is a magnetoresistance value at 0๐and 180๐. Average 0.168 mΩ and 0.181 mΩ, respectively The case of a three-layer material (Trilayer), Combine with Co Cu and NiFe, The magnetoresistance R1 to R2 at the 0๐ is 1.49 mΩ with 3.06 mΩ respectively and magnetoresistance R1 to R2 at the 180๐ is -0.13 mΩ with-0.25 mΩ respectively, and the GMR value of the material is 0.069711%, 21.99% and 8.83%. Based on the calculation of the resistance of the two materials mentioned above, compared to the outcome of the experiment in the same material. A value that is similar to the actual measurement of the two models and the calculation of magnetoresistance from the spinning feature in the material can be used as a guide to study.