微波辅助磁记录技术研究

( 9) ( 10) ( 11)
在考察单个颗粒磁矩过程中, 微波场在 y 方向加入, 振幅为线性变化, 得到 L L 方程, 计算颗粒磁矩进动 的动力学行为, 一般情况下 L L 方程表示为
其中
为旋磁比,
m = - m htotal -
m ( m htotal ) ,
t
Ms
( 12)
为
阻尼
系数
。线性
参考文献
[ 1] Wang H , H uang Z X, Zh ang F, et al. Developemnt and pros pect of t h e magnet ic recording media f or hard di sk drive [ J] . Inf ormati on R ecordin g M at erials, 2006, 7( 3) : 28-31.
3结论
利用四阶 R- K 方法, 求解了 L L 方程, 对单颗粒磁矩情况, 利用微波辅助反转的动力学行为进行了研究, 结果发现, 微波场振幅的增加能够增加颗粒磁矩随微波场进动的速度, 可以提高微波辅助磁矩反转的效果. 微波场频率小于铁磁共振频率 f r 时, 颗粒磁矩的反转时间减少并且最小反转场降低; 当微波场频率大于 f r 后, 颗粒磁矩难以反转, 微波场的辅助效果明显削弱. 两束幅值相同的微波会降低单个磁矩的反转速度, 而最 小反场略微减小; 当两束微波频率均小于铁磁共振频率( f R ) 时, 反转速度相对较快. 在单束微波而无外场 时, 若微波场的幅值为 0. 1 H k , 只有微波频率等于共振频率时, 颗粒磁矩明显跟随微波场转动, 其余情况颗 粒磁矩无明显转动.
为了具有可比性, 我们将加入振幅为原单束微波振幅一半的频率不相同的两束微波, 结果发现, 只有频 率均小于 f r 时两束微波能够有效改善单个粒子的反转速度以及最小反转场; 但同时发现, 当辅助磁场的频 率大于 f r 的情况下, 只要有一束微波频率较大, 则无法通过调节另一束微波频率有效降低最小反转磁场值. 其中, = 2 , hac= 0. 15 H k , = 0. 01, 结果如图 3 所示.
大小以及反转速度的影响, 对于单个颗粒 磁矩提出了能够有效提高磁矩反转速度, 同时降低磁 矩反转场的方法.
关键词: 微波辅助磁记录; 交换作用; 偶极 作用
中图分类号: O 441. 6
文献标志码: A
高密度信号存贮是磁记录的一项重要技术. 但近年来, 提高数据的密度遇到了一个矛盾, 即处理信躁比、 热稳定与写入效率之间的矛盾. 为了解决这一问题, 最新出现了一种微波辅助磁记录, 这种记录方式很大程 度上缓解了上述矛盾[ 1- 2] .
由图 4 所示, 反转速度随微波频率增加有所减小, 当 f ac 大于 f r 的时候, 反转速度再次降低, 同单独一束 微波比较, 在 H dc 的值相同的情况下, 两束微波辅助可以略微提高反转速度, 并且由两束波辅助反转的磁矩 反转速度相对稳定.
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河南师范大学学报( 自然科学版)
2011 年
1 理论模型与方法
主要考虑颗粒磁矩之间存在相互作用的情况下, 微波辅助磁矩反转的动力学行为.
1. 1 作用于颗粒磁矩的磁场
通常认为作用于颗粒磁矩上的磁场有以下几个: 偶极作用场、交换作用场、各向异性场、微波场以及反转
场, 其表达式如下:
h = dipole i
0M s 4 D3 j
mj (
i
(
1 rij
H^ k )
H^ k .
( 3)
收稿日期: 2010- 12- 05 基金项目: 辽宁省自然科学基金目( 20102159) 作者简介: 李双美( 1962 - ) , 女, 辽宁沈阳人, 沈阳工程学院副教授, 主要从事物理学及相关领域的 科研与教学工作.
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河南师范大学学报( 自然科学版)
2011 年
第2期
李双美: 微波辅助磁记录技术研究
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微波场频率振幅等物理量的变化, 分析存在相互作用的情况下颗粒磁矩的反转情况. 2. 1 单束微波的频率对于单个颗粒磁矩反转的影响
首先我们考察了单束微波辅助单个颗粒磁矩反转的动力学行为, 理论上微波辅助磁场的频率在 f r 附 近, 此时磁矩反转的最小反转场与反转速度最快. 取 = 2 , H dc = 0. 7 H k H ac= 0. 02 H k , = 0. 02, 其中 M 表 示磁矩与 z 方向的夹角, 结果如图 1 所示:
( 15)
单个磁性颗粒磁矩的共振频率定义为
r = H k.
( 16)
因此, 辅助磁矩反转的微波场频率可表示为
f = /(2 r).
( 17)
利用四阶 Runge- Kut t a 数值求解上述 L L 方程, 可以计算出颗粒磁矩的动力学行为.
2讨论
利用上面给出的公式计算出颗粒磁矩的动力学行为, 将通过外磁场与各向异性场夹角、最小反转磁场、
其中
h totalx i
、htotaly i
及 h totalz i
可以分别写为
h = totalx i
h + dip olex i
h + exc hang ex iHx dcHk+
h
x ac
H
k,
h = totaly i
h + dipoley i
h + exc hang ey i
H
y dc
H
k+
h
y ac
H
k,
h = totalz i
h + dipolez i
h + exchang ez i
H
z dc
H
k
+
h
z ac
H
k.
代入各项, 磁场分量可以表示为:
h = totalx i
0 Ms 4 D3 j i
3r
x ij
(
r
x ij
m
x j
+
r
y ij
m
y j
+
r 5i j
r
z ij
m
z j
)
-
m
n
1) -
Hk
m
x i
H
dc
s in
co s
+
m
y i
(
H
dc
s
in
sin
+
hac sin (
(t))) +
m
z i
(
H
dc
co
s
m
x2 i
+
m
y2 i
+
mzi 2
1m
y i
+
H k ( H dc sin sin + hac sin ( ( t) ) ) ,
m
z i
=-
t
H
km
x i
(
H
dc sins
ics, 2006, 42( 10) : 2670- 2672. [ 5] 张 铁, 闫家斌. 数值分析[ M ] . 北京: 冶金工业出版社, 2004.
The Study on the Microwave Assisted Magnetic Recording
x j
r
3 ij
+
NN
J
m
x j
+
ji
H
x dc
H
k
+
hacH k co s (
( t) ) ,
h = totaly i
0M s 4 D3 j
i
3r
y ij
(
r
x ij
m
x j
+
r
y ij
m
y j
+
r
5 ij
r
z ij
m
z j
)
-
m
y j
r
3 ij
+
NN
J
m
y j
+
H
y dc
H
k+
ji
hacH k sin (
微波辅助磁矩反转做为新型磁记录手段, 利用微波场作用磁矩以提高磁矩的反转速度并且同时降低反 转场. 由 L L 方程可知, 磁矩在磁场作用下进动的过程中, 存在一个共振频率, 微波辅助磁矩纪录正是基于这 个共振频率, 在磁矩反转进动的过程中增加一个辅助微波磁场, 促进磁矩快速反转[ 5] . 这里我们将详细考虑 微波频率、振幅对磁矩的作用效果以及两束不同的微波对磁矩反转的影响.
)
)
=
0Ms 4 D3j
i
3rij ( mj
r
5 ij
rij ) -
mj
r
3 ij
,
( 1)
NN
h = exchonge i
J
mj .
( 2)
ji
另外需要考虑的是颗粒磁矩自身的各向异性场, 对于单轴晶体的各向异性能以及各向异性能对应的场
可以写为
EA = K sin2 ,
HkA =
2K ( m^ Ms
Hk
m
x i
H
dc
s in
cos
+
m
y i
(
H
dc
s
in
s in
+ hac sin ( ( t ) ) ) + mzi ( H dc cos
m
x2 i
+
m
y2 i
+
mzi 2
1m