• 제목/요약/키워드: magnetocrystalline anisotropy

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Ni/Fe(001)의 자성과 자기이방성에 대한 제일원리계산 (Magnetism and Magnetocrystalline Anisotropy of Ni/Fe(001) Surface: A First Principles Study)

  • 권오룡;홍순철
    • 한국자기학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.101-105
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    • 2015
  • 희토류 금속이나 4d/5d 전이금속을 포함하지 않은 3d 전이금속 Fe와 Ni 원소만을 적절하게 배열해도 강한 수직 자기이방성을 가질 수 있음을 예측한 이론 계산 결과가 최근 보고된 바 있다. 그 계산에서는 Fe 층을 표면으로 하는 계만을 고려하였는데 본 논문에서는 Ni가 표면일 때의 자기이방성 에너지를 제일원리계산 방법으로 계산하여 자기이방성을 조절할 수 있는 방안이 있을 수 있는지를 알아 보았다. Fe(001) 표면에 Ni 원소 한 층이 덮였을 때[Ni/Fe(001)]의 자성과 자기이방성을 제일원리계산 방법으로 VASP과 FLAPW 방법을 상호 보완적으로 사용하면서 계산 결과를 비교해 보았다. VASP에 의한 결과는 FLAPW 방법으로 얻은 결과와 큰 차이가 없었고, Fe와 Ni의 강한 띠 혼합으로 Fe와 Ni의 자기모멘트가 모두 증가하였으며 Ni/Fe(001)은 수평 자기이방성을 가지는 것으로 계산되었다. 원자 별 자기이방성 기여도 계산에 의하면 자기이방성에 결정적인 역할을 하는 것은 Ni표면 층임을 알 수 있었다.

Thin Film Growth and Evaluation Method for Conventional Co-Cr Based Perpendicular Magnetic Recording Media: Problems and New Solutions

  • Saito, Shin;Hoshi, Fumikazu;Hasegawa, Daiji;Takahashi, Migaku
    • Journal of Magnetics
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    • 제7권3호
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    • pp.115-125
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    • 2002
  • We proposed a novel method to evaluate the magnetic properties of the initial layer and the columnar structure separately for CoCr-based perpendicular recording media. We show that the thickness of the initial layer and the intrinsic magnetocrystalline anisotropy of columnar structure can be quantitatively evaluated using the plotted product of perpendicular anisotropy to magnetic film thickness versus magnetic film thickness ($K_{u{\bot}}^{ex{p.}}$ $\times$ d$_{mag.}$ vs. d$_{mag.}$ plot). Based on the analyses, it is found that: (1) compared with CoCrPtTa media, CoCrPtB media have relatively thin initial layer, and have fine grains with homogeneous columnar structure with c-plane crystallographic orientation; (2) CoCrPtB media can be grown epitaxially on Ru or CoCr/C intermediate layer, and as the result, the magnetic properties of the media within thin thickness region of d$_{mag.}$ $\leq$ 20 nm is significantly improved; (3) the key issue of material investigation for CoCr-based perpendicular recording media will be focused on how to fabricate c-plane-oriented columnar grains well isolated with nonmagnetic substance in epitaxial-growth media, while maintaining the thermal stability of the media.

CoFe 박막의 자성과 자기결정이방성에 대한 제일원리계산 (Magnetism and Magnetocrystalline Anisotropy of CoFe Thin Films: A First-principles Study)

  • 김은구;제갈소영;권오룡;홍순철
    • 한국자기학회지
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    • 제24권2호
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    • pp.35-40
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    • 2014
  • 본 연구에서는 제일원리계산방법을 이용하여 스핀전달토크(Spin-Transfer Torque: STT) MRAM을 구현하는 데 적합한 물질로 알려진 CoFe 합금 박막의 자성과 자기결정이방성에 대해 계산하였다. CsCl 구조의 CoFe 합금 박막의 자기결정이방성을 계산하기 위해 교환-상관 퍼텐셜은 일반화 물매근사(general gradient approximation: GGA)를 사용하였으며 k-점은 $12{\times}12{\times}1$, 절단 에너지는 400 eV을 사용하였다. CoFe 합금 박막의 층수는 5층으로 하였고 박막 표면이 Co 원자인 경우와 Fe 원자인 경우에 $2.2{\AA}$에서 $3.2{\AA}$까지 범위에서 2차원 격자상수에 따른 박막의 총에너지를 계산하였다. 총에너지 계산 결과에 따르면 Co 표면의 CoFe 5층 박막의 총에너지는 $2.45{\AA}$$2.76{\AA}$의 두 2차원 격자상수에서 극소치를 가지는데 fcc 형 결정구조를 가지는 $2.45{\AA}$의 2차원 격자상수 박막이 bcc 형 결정구조를 가지는 $2.76{\AA}$ 2차원 격자상수 박막보다 약 160 meV 차이로 더 안정함을 알 수 있었다. 반면 Fe 표면의 CoFe 5층 박막은 상당히 복잡한 총에너지 계산 결과를 보여 주는데 이는 Fe 표면의 CoFe 5층 박막은 복잡한 자성 구조를 가지기 때문일 것으로 판단된다. $2.45{\AA}$의 Co 표면의 CoFe 5층 박막은 표면에 평행한 자기결정이방성을 가지는 반면, $2.76{\AA}$일 때는 표면에 수직한 자기결정이방성을 가지는 것으로 계산되었다.