8
108 Buleu1 Prosiding Perlemuan don Presentasl IImiah PPNY-BATAN. Yogyakarla 23-25 April 1996 PENGARUH SWITCHING FIELD PADA PROSES MAGNETISASI DARI LAPISAN TIP IS MAGNETOOPTIK Tri Mardji Atmono PPNY-BATANJI.BabarsariPo.Box1008.Yogyakarla55010 ABSTARK PENGARUH SWITCHING FIELD PADA PROSES MAGNETISASI OARI LAP/SAN TIP/S MAGNETOOPTIK. Telah dilakuleanpeneli/ian pengaruh switching field pada proses magnelisasi lapisan lipis ganda FeTb/FeTbCo. Lapisan /ipis dihasi/leandengan metode RF-Spllttering menggunalean mosaik larget yang dipasang sebagai Iea/oda. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pergeseran swilching field daTiKayo koersitiv pada lapisan tunggal menyebabkan timbulnya dinding magnetik antara kedua lapisan. Pada suhu 2(f C menunjukkan tahapan proses magnetisasi yang istimewa karena switching field daTi kedua lapisan tipis yang hampir soma besarnya ..UntukmedanmagnetIllardalam interval -3.8 kG .< H <3.8 kG teramati kedaan magnelisasi yang stabi/. momen magnetik kedua lapisan antiparalel. tidak limbul dinding diantaranya. Pengukuran switchingfield sebagai fimgsi temperatur l1Ienunjukkan diskontinuilas pada daerah lemperatur 9(j' C< T <I l(j' C. Ini berarti baltwa lilik kompensasi terletak pada daerah temperalllr interval tersebut. ABSTRACT INFLUENCE OF THE SWITCHINGFIELD ON THE MAGNETIZATION PROCESS THIN FIB! MAGNETOOPTIc. The investigation of influence of swilchingfield on Ihe magnetic reversal process of bilayer FeTblFeTbCo has been done. TItinfilm has been produced by spllttering melhod using mo=aik target placed as calttade. The e:cperimentshows that the interface wall between two layers i~' created due 10 Ihe shifUng of IIII.' swilching field from the coercivefurce of Ihe single layer. AI Ihe le/llperalure of 2(;' C. the specialmagneti=alion processaccursbecausethe two layershavethe same valueof switchingfield .' For lIte range o/the magnetic field .3.8 kG < H < 3.8 kG the slable magnelization is observed. lite magnetic moment of the two layers is antiparallel. no interface wall is observed between them. The measurement of the switchingfield as function of the temperature shows discontinuity in the temperature range of9(/' C< T < I IOuC. This mean that the compensation point lies in this temperature range. PENDAHULUAN P henomena timbulnya switching field memegang peran sangat penting pada proses magnetisasi dari lapisan tipis dengan sifat magnetooptik. Switching field adalah gaya koersitif pada lapisan tipis ganda, merupakan medan magnet yang diperlukan agar terjadi pembalikan maIDen magnetik baik pada lapisan I maupun II. Besarnya switching field ini tidak sarna dengan gaya koersitif pada lapisan tunggalnya disebabkan oleh timbulnya dinding (interface wall) diantara kedua lapisan. Untuk anisotropi sumbu tunggal dengan arah easy axis tegak tUTUS terhadap hard axis akan terdapat medan kritis untuk setiap arah medan magnet luar terpasang, dibawah medan kritis ini tidak akan terjadi proses rotasi dari domain magnetik, sesuai dengan model domain, sesuai dengan model domain tunggal Stoner-Wohlfahrt /11. Perluasan daerah magnetik dengan cara pergeseran dinding magnetik (Bloch ataupun Neel Wall) terjadi di bawah medan kritis, ditandai dengan timbulnya kurve hysterises. Lapisan tip is magnetooptik pacta umumnya bersifat ferrimagnetik, merupakan paduan antara logam tanah jarang (Tb, Gd, Dy dll) dan logam peralihan (Fe, Co, Ni) yang dihasilkan dengan metode sputtering. Magnetisasi sangat peka terhadap perubahan temperatur, terutama di sekitar daerah komposisi kompensasi. Adanya medan demagnetisasi membatasi proses rotasi yang berlangsung secara kontinu karena spin daTi masing-masing komponen saling berinteraksi (exchange coupling) untuk berusaha agar magnetisasi saling anti paralel. Lapisan tipis dengan sifat perpendicular anisotropy dimana arah Tri Mardji Atmono ISSN0216-3128

PENGARUH SWITCHING FIELD P ADA PROSES MAGNETISASI …

  • Upload
    others

  • View
    8

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: PENGARUH SWITCHING FIELD P ADA PROSES MAGNETISASI …

108 Buleu1Prosiding Perlemuan don Presentasl IImiah

PPNY-BATAN. Yogyakarla 23-25 April 1996

PENGARUH SWITCHING FIELD PADA PROSESMAGNETISASI DARI LAPISAN TIP IS MAGNETOOPTIK

Tri Mardji AtmonoPPNY-BATANJI.BabarsariPo.Box 1008.Yogyakarla55010

ABSTARK

PENGARUH SWITCHING FIELD PADA PROSES MAGNETISASI OARI LAP/SAN TIP/S

MAGNETOOPTIK. Telah dilakuleanpeneli/ian pengaruh switching field pada proses magnelisasi lapisanlipis ganda FeTb/FeTbCo. Lapisan /ipis dihasi/leandengan metode RF-Spllttering menggunalean mosaiklarget yang dipasang sebagai Iea/oda. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pergeseran swilching fielddaTiKayo koersitiv pada lapisan tunggal menyebabkan timbulnya dinding magnetik antara kedua lapisan.Pada suhu 2(f C menunjukkan tahapan proses magnetisasi yang istimewa karena switching field daTikedua lapisan tipis yang hampir soma besarnya ..UntukmedanmagnetIllardalam interval-3.8 kG .< H<3.8 kG teramati kedaan magnelisasi yang stabi/. momen magnetik kedua lapisan antiparalel. tidak limbuldinding diantaranya. Pengukuran switchingfield sebagai fimgsi temperatur l1Ienunjukkan diskontinuilaspada daerah lemperatur 9(j' C < T < I l(j' C. Ini berarti baltwa lilik kompensasi terletak pada daerahtemperalllr interval tersebut.

ABSTRACT

INFLUENCE OF THE SWITCHINGFIELD ON THE MAGNETIZATION PROCESS THIN FIB!MAGNETOOPTIc. The investigation of influence of swilchingfield on Ihe magnetic reversal process ofbilayer FeTblFeTbCo has been done. TItinfilm has been produced by spllttering melhod using mo=aiktarget placed as calttade. The e:cperimentshows that the interface wall between two layers i~'created due10 Ihe shifUng of IIII.'swilching field from the coercivefurce of Ihe single layer. AI Ihe le/llperalure of 2(;'C. the specialmagneti=alionprocessaccursbecausethe two layershavethesame valueof switchingfield.'For lIte range o/the magnetic field .3.8 kG < H < 3.8 kG the slable magnelization is observed. litemagnetic moment of the two layers is antiparallel. no interface wall is observed between them. Themeasurement of the switchingfield as function of the temperature shows discontinuity in the temperaturerange of9(/' C < T < I IOuC. This mean that the compensation point lies in this temperature range.

PENDAHULUAN

Phenomena timbulnya switching fieldmemegang peran sangat penting pada proses

magnetisasi dari lapisan tipis dengan sifatmagnetooptik. Switching field adalah gayakoersitif pada lapisan tipis ganda, merupakanmedan magnet yang diperlukan agar terjadipembalikan maIDen magnetik baik pada lapisan Imaupun II. Besarnya switching field ini tidaksarna dengan gaya koersitif pada lapisantunggalnya disebabkan oleh timbulnya dinding(interface wall) diantara kedua lapisan. Untukanisotropi sumbu tunggal dengan arah easy axistegak tUTUSterhadap hard axis akan terdapat medankritis untuk setiap arah medan magnet luarterpasang, dibawah medan kritis ini tidak akanterjadi proses rotasi dari domain magnetik, sesuai

dengan model domain, sesuai dengan modeldomain tunggal Stoner-Wohlfahrt /11. Perluasandaerah magnetik dengan cara pergeseran dindingmagnetik (Bloch ataupun Neel Wall) terjadi dibawah medan kritis, ditandai dengan timbulnyakurve hysterises. Lapisan tipis magnetooptik pactaumumnya bersifat ferrimagnetik, merupakanpaduan antara logam tanah jarang (Tb, Gd, Dy dll)dan logam peralihan (Fe, Co, Ni) yang dihasilkandengan metode sputtering. Magnetisasi sangatpeka terhadap perubahan temperatur, terutama disekitar daerah komposisi kompensasi. Adanyamedan demagnetisasi membatasi proses rotasi yangberlangsung secara kontinu karena spin daTimasing-masing komponen saling berinteraksi(exchange coupling) untuk berusaha agarmagnetisasi saling anti paralel. Lapisan tipisdengan sifat perpendicular anisotropy dimana arah

Tri Mardji Atmono ISSN0216-3128

Page 2: PENGARUH SWITCHING FIELD P ADA PROSES MAGNETISASI …

Prosldlng Per/eli/lion don Persentasi Ilnriol1

PPNr-BATAN. t'ogyakar/a 23-25 April/996 Bllku 1 109

magnetisasi sejajar bidang sangat berguna dalampenyimpanan data dengan sistem magnetooptik(MO) 12/. Sistem MO ini merupakan generasiberikutnya dari disk magnetik yang telah kita kenaisaat ini dengan kelebihan. Sistem MO inimerupakan generasi berikutnya dari disk magnetikyang telah kita kenai saat ini dengan kelebihanbahwa kapasitas yang berlimpah yang bisatersimpanpada ukurandisk yang sarnaclanumuryang lebih panjang.

Dalam makalah ini disajikan basilpenelitian proses magnetisasi dalam hubungandengan gaya koersitiv maupun switching fieldbeserta timbulnya interface wand dari lapisan tipisFeTb clanFeTbCo.

TEORI

Untuk menggambarkan proses magnetisasiclan sifat histerisis dari lapisan tipis magnetikdengan sifat uniaxial anosotropi maka teori modeldomain tunggal adalah sangat tepa!. Thin filmtermagnetisasi secara homogen dengan arab spinsebagai fungsi dari arab medan luar, denganmengabaikan timbulnya ripple sebagai akibat dariperbedaan gaya koersitiv maupun kuat medananisotropi pada masing-masing domain magnetik.

Dari minimasi/deferensial tenaga total yangtcrJihat pada pro5C5 magncti5:15i. maka arabmagnetisasi spontan akibat pengaruh medan luarbisa diprediksi. Tenaga total merupakan gabungandari tiga suku tenaga 14/:

I) Tenaga dari medan luar (Zeeman-Energy)

E: =- iI. M =- HMscos(a- cp)

(Definisi sudut a clan q>terlihat pada gambar I)

LR

s.R

Gambar 1. Definisi sudut a dun f{J

ii) Tenaga demagnetisasi. Akibat dari shape-ani-sotropy timbul medan demagnetisasi Hd'Sumbu ringan (easy axis) terletak sejajarbidang lapisan tipis

Ed= 21rM/ (J-sin] f{J)

(I)

(2)

Oleh karena yang renting disini bukanlah nilaiabsolut dari tenaga melainkan ketergantungantenaga dari sudut j , maka dipilih titik nol daritenaga sedemikian sehingga persamaan Ish. bisadituliskan sebagai :

Ed = 21rM/ sin] f{J) (3)

iii) Tenaga anisotropi : Untuk menyatakan tenagaanisotropi sumbu tunggal maka cukup sukupertama dari deret tenaga yang mungkin /4/:

Ef{J = Ku sin]f{J (4)

Oleh karena shape anisotropy berusahamengarahkan magnetisasi agar sejajar bidang,namun perpedicular anisotropy memaksakan agararab magnetisasi tegak lurus bidang, maka dari (1),(3) clan(4) diperoIeh :

Syarat berikut harus dipenuhi agar magnetisasiberada dalam keadaan keseimbangan :

E = E: + Ed+ Ef{J

= -H M" cos (a-f{J)+ (Ku- 27rM./) sin] f{J (5)

I) Untuk suatu arab medan magnet luar H yangdiketahui maka magnetisasi (artinya sudut q>)menempatkan dirinya sedemikian sehinggatenaga total mencapai maksimal. artinya

JF.

&p=O--t-HM,Sr(a-~+(K,,-2Jr"~)9n2ip=O (6)

2) Keadaan minimal, maksimal clanketidakstabilan domain diperoleh dari syarat :

02£->002f{J -

(7)

Ini berarti bahwa untuk persamaan (6) harusdisyaratkan

H M" cos (a-f{J)+ (Ku- 21rM/) cos 2f{J> 0 (8)

Persamaan(6) hanya bisa diselesaikan secara nu-merik untuk berbagai harga a. Disini yang rentingadalah harga istimewa untuk a =0 clana = n/2

a) a = 0 (Medan H paralel E.A)

Dari (6) clan(8) diperoleh 2 keadaan stabil

q> = 0 sesuai dengan H > -Hk

q>=0 sesuai dengan H < Hk

ISSNO216-3128 Tri Mardji Atmono

Page 3: PENGARUH SWITCHING FIELD P ADA PROSES MAGNETISASI …

110 Buku/Prosiding Perlemuan don Presen/asi /lmiah

PPNY-BATAN. Yogyakarla 2).25 April /996

Kurva histerisis sesuai dengan persamaanini ditunjukkan pacta gambar 2a. Magnetisasidapat teroriensasi pacta dun arah yang mungkin.BHadicapai medan dengan arah membalik sebes"rHk maka terjadi rotasi spontan sebesar 1t (Gayakoersitif Hedisini identik dengan Hk).

b) a =1t/2 (Medan H paralel H.A)

Oari syarat (6) dan (8) diperolehstyarat untuk"kestabilan"spin:

<p= 1t/2 sesuai dengan H > Hk

<p = -1t/2 sesuai dengan H< - Hk

sin <p=H.Ms/(2Ku)berarti -Hk< H < HkGambar 2b menunjukkan kurve histerisis

yang sesuai dengan persamaan-persamaan ini.Pacta daerah -Hk < H < Hk terjadikenaikanlpertumbuhan magnetisasi secara linear.Ojillar medan ini hurgu rnagnclisasi sama dcnganmagnetisasijenuh Ms.

MiM.

Gambar 2a. Klirve histerisis hila H2EA

M

-Hk

Hk H

Gambar 2b. KlIrve histerisis bila H2HA

Apabila besar dan arah a (terhadap EA)dari medan luar H diberikan maka lelahmagnetisasi bisa ditentukan karena pacta peralihanantara keadaan minimum dan maksimum daritenaga berlaku :

liE=li2E =0liep lie/

(9)

Penyelesaian dari persamaan ini adalah :

h2 =-cosJrp

hJ.= sinJ({J (9)

Atau bisa dituliskan

hZ/3 + h./J3= J (10)

dimana

Hhz = -cosa

Hk(II)

H.danhJ.= -sma

Hk(12)

Persamaan terakhir ini merupakan StonerWohlfahrt asteroid (gambar 3), digunakan untuksecara geometris menentukan letak dan arahmaglletisasi : Apabila sebuah garis lurus dilarikmelaui puncak/ujung H sampai menyinggungasteroid, maka arah garis lurus tersebut sejajardengan arah magnetisasi

Tri Mardji Almono ISSNO216-3128

II

I

- c" Hk

H

Page 4: PENGARUH SWITCHING FIELD P ADA PROSES MAGNETISASI …

Prosiding Perlemllan don Persenlasi IImlaltPPNY-BATAN, Yogyakarta 23-25 Apri//996 Bllkll! I] 1

Gambar 3. Asteroida Stoner-Wohlfahrt

TAT A KERJA DAN PERCOBAAN

Sebagai smpel adalah lapisan tipis gandaFeTb/FeTbCo sel1a lapisan-Iapisan tunggal FeTbclan FeTbCo yang membentuk lapisan tipis ganda.Sampel tersebut dihasilkan dengan metode RFSputering dengan parameter sputtering sebagaiberikut : Sebagai target yang sekaligus sebagaikatode adalah Tb4oFe60,jarak katode-anode 10em, tegangan katode 1200 V (DC), tegangan RF1600 v, arus 130 mA. Sputter gas Argon dengantekanan 5xI0-3mbar. Untuk menghasilkan lapisantipis dengan komposisi tertentu maka diletakkankepingan-kepingan Fe clan Co (untuk memperolehthin film FeTbCo) di alas katode FeCo yangdisebut mosaik target. Dengan proses deposisiyang berurutan tanpa menghentikan vakuum(tekanan 5xI0.3 mbar) dari sistem sputtering, thinfilm kemudian dilapisi lagi dengan SiN;.; gunsmenghindarkan reaksi dengan udara (sehinggaterbentuk TbO3 non magnetik) clan jugamenghindarkan korosi. Komposisi dianalisadengan menggunakan EDAX (Energy DispersiveX-Ray) sedangkan tebal ditentukan dengan StylusDETAK, Kol11posisi,ketebalan serta susunan darilapisan tipis yang dihasilkan tersebut ditunjukkanpad a gal11bar 4,

100 nm

140nm

9Onm

100 nm

Gambar 4. Susunan. komposisi dan lebal darihi-layer

Vibrating Sample Magnetometer VSMdigunakan untuk menentukan besarnya momenmagnetik clan kurve histerisis, sedangkan Kerrmagnetometer digunakan untuk menentukanbesamya gays koersitiv clan arab dari kurvehisterisis. Pacta lapisan tipis ganda dilakukanpengukuran dengan Kerr magnetometer dari arabalas (eahaya laser melewati lapisan SiNx) dan arabbawah (cahaya laser melewati substrat),Pengukuran dengan Torsion magnetometerbel1ujuan untuk menentukan besarnya tenagaanisotropi, gays koersitiv dan titik kompensasi,Kerr l11ikroskopdipergunakan untuk mengamatidomain magnetik pads saat berlangsungnya prosesmagnetisasi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil pengukuran dengan Kerrmagnetometer disamping memberikan besarnyagays koersitiv clan switching field juga hiss untukmembedakan antara lapisan tipis yang bersifat RE+(l11enghadap ke kiri), yang bersifat TM+(menghadap ke kanan) berdasarkan polaritas kurvehisterisis yang diperoleh. Akibat dari timbulnyaefek faraday dari substrat maka basil pengukuranlapisan FeTbCo berbentuk miring. Untukmenentukan besarnya efek ini yang berbandinglurus degan medan terpasang 151maka dilakukanpengukuran efek faraday pads substrat, schinggabesarnya pemutaran bidang polarisasi akibat efekKerr clan juga besarnya gays koersitif hissditentukan dengan tepat (kesalahan dibawah 5%)sehingga besarnya momen magnetik liar satuanluas Mst (t adalah ketebalan) hiss dihitung

ISSN 0216-3128 Tri Mardji Atmono

I

Si3'N4

1bls Fe 82

lbJ6Fe60COC j

Si:)N4

Substrat

Page 5: PENGARUH SWITCHING FIELD P ADA PROSES MAGNETISASI …

112

berdasarkan kurve histerisis hasil pengukurandengan YSM.

Penentuan switching field sebagai fungsisuhu dilakukan dengan menggunakan Torquemagnetometer dengan cara mengukur besamyamomen putar disekitar easy axis. Mula-muladipasang medan luar sepanjang EA s.ampaidiperoleh harga jenuh M. kemudian diarahkansedemikian sehingga EA membentuk sudut kecil yterhadap medan luar H. Penyimpangan sebesarsudut y ini dimaksudkan agar timbul momen putar(akibat perbedaan arah antara M dan EA) yangdiikuti oleh pembalikan momen magnetik. Medanluar H kemudian dibalikkan arahnya dan diikutioleh pengukuran momen putar sebagai fungsimedan magnet luar. Dengan bertambahnya medanH maka besarnya momen putar naik sampai terjadipembalikan momen magnetik yang ditandaidengan IIloncatan" momen putar dari positif kenegatif, seperti ditunjukkan pacta gambar 5.Besarnya gaya koersitiv adalah /6/:

~ I~.'

-2.5.-us 0

....... ITI\25 2.5

~ (LVI

\~.

Cambar 5. Hasil pengllkllran momen pI/targllna menentllkan switching fielddengan menggl/nakan Torql/emagnetometer

H,. = H cas y (13)

Switching field sebagai fungsi suhu ditunjukkanpactagambar7.

Dari gaya koersitiv bisa ditentukanbesarnya titik kompensasi. Oleh karena lapisantipis FeTbCo bersifat ferrimagnetik maka spin darilogam tanah jarang Tb antiparallel terhadap spin

Bukll/Prosiding Pertemuan don Presentosl /lmiah

PPNY.8ATAN. Yogyakarta 23.25 Apri//996

dari logam peralihan Fe dan Co, magnetisasiterukur merupakan selisih dari kedua momenmagnetik. Dengan bertambahnya temperatur makaterjadi penurunan magnetisasi yang dari keduakomponen. Berdasarkan hasil pengukuran bahwa"kecepatan " penurunan momen magnetik darikeduanya tidak sarna besar, maka pactasuatu suhutertentu kedua momen magnetik akan sarnabesarnya tetapi berlawanan arah. Hal inimengakibatkan magnetisasi terukur menjadi notatau gaya koersitiv mendekati tak terhingga /7/.Dari gambar 5 atau juga gambar 6 bisadiperkirakan besamya titik kompensasi. Terlihatbahwa titik kompensasi terletak antara 90° C dan110°C. Penentuan secara eksak temyata tidak bisakarena kenaikan gaya koersitiv yang sangat cepatdisekitar titik kompensasi yang tidak mungkindiikuti dengan pengukuran momen putar.

~

'"'t-uu:J:>

:E 1t:u~~ 0.5III

t.)

00 50 100 150

T e m per a t u r (oC)

Cambar 6. Switching field sebagai fimgsitempe-ratur

200 250

I!mmm-

J~mmm -.. .. ..."-"" -..... .. .. T("<:)

I I .

I :E5f2J3 EEJaj R=JCBI:EEP.33 IEBj EPEj.. .. ..." .....--

Cambar 7. Hasi/ pengukuran lapisan tipis gandadengan menggunakan VSMdon Kerrmagnetometer.

Untuk menerangkan proses magnetisasimaka ditinjau hasil pengukuran yang ditunjukkanpacta gambar 7, model proses magnetisasi pactagambar 8 sel1a hasil pengambilan gambar pactagambar 9. Proses magnetisasi yang terjadi

Tri Mardji Almono ISSNO216-3128

Page 6: PENGARUH SWITCHING FIELD P ADA PROSES MAGNETISASI …

P/'osidil1g PertC/nllal1 dan Persl!n/asi IImialr

PPNY-BATAN. )'ogyakarto 23.25 ApI'" 1996

bukanlah suatu switching field dad momenmagnetik yang tidak umum melainnkan prosesselalu terjadi hila gaya koersitiv dad lapisan tipissanda Hsi sama dengan Hs2' Pacta daerahtel11peratur dil11anasyarat ini terpenuhi adalahsangat sel11pit(kira-kira 6° C) sehinggaphenomenaini sangat sulit diamati maupun dianalisa. Modelyang ditunjukkan pactagambar 9 merupakantahap-lahar dari prosesmagnetisasi.

?J'C 26'C 32'C

tttttttttI t t t11t tt t I t tt t11tt t I ni~

t11ttttttH tlilllliL Wlll11tnit

(\fI(\

ffilfl[I[](" H"0 HII

flITWTO illJIIfJIJ tt11tttft Th'~

tt1111¥!,~ B I ".:.u I! uI}.I,~'

HH!U11I

UHl1Ull

I1HU!U\

nitC4

!! n11!11 11!11!!1! !1U!!11! rtF!

HoH.. HoH't HoHIl

Gambar 8. Modelprosesmagnelisasi lapisan lipis

ganda RE-TM type P

Untuk temperatur 20° C clan 32° Cmenyatakan proses magnetisasi A6B6D yangberarti terjadi switching pacta momen magnetiklapisan tipis I kemudian diikuti lapisan II clan

A6C6D yang berarti mula-milIa terjadi pembalikanmomen magnetik pada lapisan II baru diikutilapisan tipis I /8/. Seperti terlihat pacta hasilpengukuran dengan kerf magnetometer, switchingterjadi pacta sebagaian lapisan alas (I) clan jugasebagian lapisan tipis bawah secara bertahap.Pacta proses switching ini, pembalikan momenmagnetik dari lapisan tipis terjadi diawali dengandaerah magnetik (domain) dimana terdapatimpurity, deformasi (strul,,1ur)ataupun karena efekmagnetostriktion kemudian dengan bertambahnyamedan magnet luar menyebabkan switching pactadaerah magnetik lainnya sampai akhimya arab darikeseluruhan spin menjadi homogen. Pacta suhu20° C lapisan tipis atas (I) memiliki switching field(gaya koersitiv lapisan sanda) lebih kedl dadlapisan alas (II) sedangkanpactasuhu 32° C adalahsebaliknya, sedangkan untuk suhu antara kedua

Bilk" 1 113

interval tersebut besarnya switching field daTikedua lapisan sama.

2

o'

:~~~::\1:~;r;::;

~; ~.. '.'

--3 ..

--Gambar 9. Hasil pengamatan dengan menggu-

nakan Kerr mikroskop pada thin filmTbFeCo dari bilayer FeTb/FeTbCo

Pacta temperatur 26° C merupakan prosesmagnetisasi dalam daerah temperatur kritis.Switchingfield dad thin film I harnpir sarnabesamya dengan thin film II, sehingga terjadiproses magnetisasi yang hampir bersamaan.Tenaga yang diperlukan untuk proses magnetisasiini adalah minimal, seperti ditunjukkan pactagambar 9 dimana terjadi orientasi parallel dadmomen magnetik. Meskipun demikian terdapatdinding (inteface wall) diantara kedua lapisankarena spin dati TM lapisan I anti parallel terhadaplapisan II, demikian pula spin dari RE.

Untuk lapisan tipis type A, maka terjadisebatiknya dimana momen magnetik dari kedualapisan saling antiparallel, tidak timbulinterfacewall diantaranya. Keadaan ini tepatdicapai oleh lapisan tipis sanda type P pactasuhu26° C seperti ditunjukkan pacta gambar 9 (prosesmagnetisasi lahar 2). Pactatahapan ini magnetisasidalam keadaan stabil, tidak acta interfacewand,melainkan timbul dinding Bloch (Bloch wall) yangsejajar dengan magnetisasi clan tegak lurusterhadap bidang lapisan tip is. Pacta prosesmagnetisasi selanjutnya tidak acta tenaga yangdibebaskan lagi karena interfacewand benar-benartelah lenyap. Apabila proses berlanjut akandiperlukan tenaga tambahan lagi karena dalam halini harus timbul dinding di antara dua momenmagnetik yang berlawanan arahnya. Dengandemikian keadaan pacta tahapan ini keadaanmagnetisasi adalah stabii, seperti dibuktikan olehpengamatandengan menggunakan Kerr mikroskop

ISSN 0216-3128 Tri Mardji Atmono

Page 7: PENGARUH SWITCHING FIELD P ADA PROSES MAGNETISASI …

114 Bllkll/Prosiding Perle milan don Pre:;enlasi /lmiah

PPNY-BATAN. Yogyakarla 23.25 Apri//996

(gambaI' 10). Foto-foto pacta gambaI' 10menunjukkan daerah-daerah magnetik dari lapisantipis FeTbCo. Mula-mula dipasang medan IliaI'(4kG) sampai tercapai magnetisasi jenuh. Setelahpolaritas dari medan magnet dibalik, maka pactakuat medan -2 kG mulai pembentukan prosesdomain magnetik (foto a). Pada kuat medan -3,8kG < H < 3,8 kG diperoleh keadaan stabil (foto b)yang merupakan realisasi dari model (gambaI' 9).Apabila medan magnet IliaI'dinaikkan maka terjadi"pemecahan" keadaan stabil ini, diikuti denganpertumbuhan domain magnetik yang ditandai olehadanya pelebaran keadaan "terang", sepertiditunjukkan pacta foto c. Pada kuat medan -4 kGmaka semua momen magnet telah terorientasikesatu arah seperti terlihat pacta foto d.

KESIMPULAN

Timbulnya perbedaan harga koersitiv darilapisan ganda terhadap lapisan tunggalnyamenyebabkan timbulnya switching field Hs yangbisa ditentukan besamya dengan menggunakanmagnetometer. Switching field tersebut sebagaifungsi temperatur pacta lapisan tipisFes2Tbls/Fe6oTb36C06 menunjukkan kenaikkansampai 1,5 T pacta suhu 90° C, kemudian terjadidiskontinuitas, clan teramati lagi pactasuhu 110°C,kemudian menurun menyerupai fungsi eksponensampai dicapai suhu Curie 225° C. Dengandemikian titik kompensasi Tkom terletak dalaminterval temperatur 90° C < Tkom< 110°C. Awaldari proses magnetisasi reversal kemungkinanadalah daerah dimana terdapat impurity, deformasiataupun melaui efek magnetostriction sampaiakhimya diperoleh orientasi paralel dari spinkedua lapisan tipis (type P). Hal ini dibuktikanmelalui melalui pengamatan dengan menggunakanKerr mikroskop. Pacta suhu 26° C lapisan tipis Imemiliki switching field Hs lebih besar dari pactalapisan II, sedang pacta suhu 32° C terjadisebaliknya, untuk daerah antara kedua intervaltersebut besarnya Hs hampir sarna. Pacta suhu 26°C lapisan tipis menunjukkan proses magnetisasiyang istimewa, diperoleh keadaan magnetisasiyang stabil clan diikuti oleh lenyapnya interfacewall.

DAFTAR PUSTAKA

I. M. PRUTTON, Thin Ferromagnetic Films,Penerbit Buerwoerths, London 1984

2. P. HANSEN, "Thennomagnetic switching inamorphous RE-TM alloy", J. Appl. Phys. 65, 7,1989

3. Y. J. WANG, Q. W. LENG, "Thermal Stabilityand the origin of perpedicular anisotropy inamorphous TbFeCo-films", Phys. Rev. B, 41,651, 1990

4. K. L. CHOPRA, Thin Films Phenomena,Robert E. Krieger Publishing Company, NewYork,I979

5. GERTSHEN, Physik, Spinger Verlag, Berlin,1986

6. H. HUMPREY, J. Appl. Phys. 36, 1874, 19827. K. HENDRIKCH, S. KOBE, Amorphe Ferro

und Ferrimagnetika, Akademie Verlag, Berlin,1980

8. T. KOBAYASHI et aI., "Magnetizationprocess of exchange coupled ferrimagneticdouble layered films", Japanese Journal ofApplied Physics, Vol. 20 No. II, 1981

TANYAJAWAB

Widdi Usada

- Apakah prosentase komposisi RE clan TMsangat kritis, kemungkinan-kemungkinan apayang terjadi bila prosentase tsb. sembarang

- Dari gambaI' 6 relasi antara medan clan suhuyang temyata acta diskontinuitas, apakah dapatdiketahui bahwa bahan magnetooptik akan rusakpactamedan-medan > 2 Tesla ?

- Dad perkembangan industri magnetooptik,kapan kira-kira disket magnetooptik yangdipesankan dapat dibaca clanmenulis ?

Tri Mardji Atmono- Ya. memafJg perubahan kandungan RE maupun

TM adalah kritis terhadap perubahan sifat-sifatmagnetik. terutama pada daerah sekitar titikkompensasi. Besaran fisis yang kritis terhadapperubahan komposisi adalah magnetisasi dangaya koersitiv. Untuk prosentase sembarangmaka tidak akan diperoleh sifat anisotropi.

- Bahan magnetooptik tidak rusak, diskontinuitasterjadi sebenarnya karena kemampuan medanmagnet yang terbatas yaitu sid 2,5 T. PerfIldiketahui bahwa He - 11M. sehingga hiladicapai titik kompensasi (M., . 0) maka Hemenuju tak berhingga. Untuk sampel yangtidak homogen maka H,. pada umumnya bisadiamati di sekitar titik kompensasi

Tri Mardji Atmono ISSN 0216-3128

Page 8: PENGARUH SWITCHING FIELD P ADA PROSES MAGNETISASI …

Prosiding Per/emtlOIl dall Persentasi lfmiah

PPNY-BATAN. Yogyakar/a 23-2$ April /996 Buku1 liS

- Memal1g salah saW aplikasi dari thin filmada/ah sebagai disket magnetooptik.Imformasildata disimpan sebagai bit da/ambentuk domain magnetik. Sekarang diIndonesia sudah banyak beredar CD-ROM

(Read Only Memory) di Jerman sudah beredarsistem Dow (Direct Over Write). menyimpansekaligus bisa untuk menulis datalimformasi.Sistem ini saat ini be/urnberedar di Indonesia

ISSN 0216-3128 Tri Mardji Atmono