H. Vigo-Cotrina, A.P. Guimarães
Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, 22290-180 Rio de Janeiro, RJ, Brasil
Resumen
Dependiendo de las dimensiones y del tipo del material, nanodiscos pueden tener configuración tipo vórtice magnético como estado fundamental. Vórtices magnéticos se caracterizan por tener una magnetización circular en el plano del disco y una componente perpendicular al plano (núcleo del vórtice magnético) en el centro de este. Vórtices magnéticos tienen un modo de traslación de baja frecuencia, en el rango de los subGigahertz, conocido como movimiento girotrópico y dos modos de alta frecuencia (> 1 GHz): modos azimutales y modos radiales. Vórtices magnéticos tienen potenciales aplicaciones en el área de la spintrónica [1], por ejemplo, como dispositivos de almacenamiento de datos [1,2], puertas lógicas [1,3] y en el campo de la medicina pueden ser usados en el tratamiento del cáncer [4]. Como dispositivos de almacenamiento
magnético, los vórtices magnéticos pueden almacenar bits de información (1 y 0) . Esto nos lleva al asunto de encontrar un mecanismo para cambiar los bits de 1 a 0 (o viceversa) en un único nanodisco. En ese sentido, en este trabajo, usando simulación micromagnética, nosotros hemos estudiado el efecto de la anisotropía perpendicular uniaxial (APU) sobre las frecuencias de los modos azimutales en un nanodisco de
Permalloy (Py). Nosotros encontramos que al aumentar la APU, las frecuencias de los modos azimutales disminuyen sus valores. Desde estos resultados, nosotros mostramos que aplicando un campo magnético rotante en el plano del nanodisco con una frecuencia igual al modo azimutal, es posible crear diferentes estados de memoria (combinación de bits) en una matriz de nanodiscos.
Descriptores: Vórtices magnéticos, simulación micromagnética, modos azimutales, estados de memoria
Abstract
Depending on their sizes and type of material, magnetic nanodisks can present a vortex configuration as their ground states. The magnetic vortices are characterized by having a curling magnetization in the plane of the disk, and a core where the magnetization points out of the plane. A magnetic vortex has a translation mode of low frequency, in the sub-gigahertz range, known as gyrotropic mode and two other modes of higher frequency (> 1 GHz): azimuthal and radial modes. Magnetic vortices have many potential applications in spintronic [1], e.g., as magnetic storage devices [1,2], logic gates [1,3] and in medicine, they can be used in cancer treatment [4]. As magnetic storage devices, magnetic vortices can store bits of information (1 and 0). This brings us to the issue of finding a mechanism to change bits from 1 to 0 (or vice versa) in a single nanodisk. In
this work, using micromagnetic simulation, we have studied the effect of the perpendicular uniaxial anisotropy (PUA) on the frequency of azimuthal modes in a Permalloy (Py) nanodisk. We found that increasing PUA, the frequency of the azimuthal modes decreases. From these, we show that applying an in-plane magnetic field
with frequency equal to the frequency of the azimuthal modes it is possible create different memory states in a matrix of nanodisks.
Keywords: magnetic vortices, micromagnetic simulation, azimuthal modes, memory states
Referencias
[1] A.P. Guimarães, Principles of Nanomagnetism, 2nd ed. (Springer, Cham, 2017), pp. 203–211.
[2] S. Bohlens, B. Krüger, A. Drews, M. Bolte, G. Meier and D. Pfannkuch, Appl. Phys. Lett. 93 (2008) 142508
[3] H. Vigo-Cotrina and A.P. Guimarães, J. Magn.Magn. Mater. 441 (2017) 14–20
[4] Kim DH, Rozhkova EA, Ulasov IV, Bader SD, Rajh T, Lesniak MS and Novosad V, Nat. Matter. 9 (2009)
165-171