Przykłady prac magisterskich

Praca dotyczy symulacji mikroukładów magnetycznych próbek z wielowarstwami Pt/Co/Re. W próbkach odnotowuje się spore  oddziaływanie Działoszyńskiego-Moriyi, które jest podstawą tworzenia i istnienia skrymionów. W pracy porównywane są dane otrzymane z symulacji do tych uzyskanych z eksperymentu. Do symulacji numerycznych zastosowano program MuMax3.

W 1965 roku założyciel Intela Gordon Moore zauważył, że moc obliczeniowa układów scalonych, wyrażana liczbą tranzystorów na jednostkę powierzchni, podwajała się w przybliżeniu co półtora roku. Była to słuszna obserwacja, na tyle, że prawo Moore’a nie obejmuje tylko procesory, ale także pamięć RAM czy dyski twarde. Prawo działało przez kilkadziesiąt lat, ale coraz częściej mówi się o granicy – gęstość upakowania pamięci we współczesnych dyskach twardych jest już bardzo duża. Dlatego potrzebna jest nowa generacja dysków twardych, która umożliwi dalszy rozwój komputerów.

Od wielu lat prowadzone są badania nad stworzeniem nośników pamięci nowej generacji. Naukowcy wierzą, że przełomem mogą być dyski oparte na skyrmionach – domenach o kształcie cylindra, których rozmiar jest o wiele mniejszy niż komórki pamięci we współczesnych dyskach twardych. Poszukiwane są nowe materiały, które zapewnią odpowiednie parametry do skyrmionów – niezwykle popularne są badania nad wielowarstwami, czyli warstwami złożonymi z pierwiastków magnetycznych i niemagnetycznych. Szansą jest ogromna różnorodność wielowarstw – odpowiednie dobranie materiałów pozwala stworzyć materiał o unikalnych parametrach magnetycznych. Aby nauczyć się kontroli nad skyrmionami, naukowcy skupiają się na technikach ich generowania, modyfikacji czy anihilacji skyrmionów.

W niniejszej pracy badano wielowarstwy Pt/Co/Re, w których odnotowano silne oddziaływanie Działoszyńskiego-Moriyi – kluczowe oddziaływanie, które przyczynia się do kreacji i istnienia skyrmionów. Do badań wykorzystany zostanie program MuMax3, który umożliwia
symulacje numeryczne układów mikromagnetycznych. Głównym celem symulacji było poszukiwanie kąta przykładania pola magnetycznego, pod którym gęstość domen cylindrycznych będzie największa po całkowitym zdjęciu pola magnetycznego. Symulacje pozwoliły również na analizę uporządkowania magnetycznego w próbkach i obserwację ewolucji układów przy zmianie
pola magnetycznego.  Oprogramowanie do obliczeń wykorzystuje GPU z rdzeniami CUDA. Rdzenie CUDA są wykorzystywane w kartach graficznych od Nvidii, współczesne karty zawierają od kilku do kilkunastu tysięcy rdzeni, przez co obliczenia przebiegają o wiele szybciej niż w programach wykorzystujących CPU tj. OOMMF [38] (Rys. 12).

Wyniki przeprowadzonych symulacji zostały porównane z danymi eksperymentalnymi. Okazało się, że wartości otrzymane z symulacji zgadzają się częściowo. Znalezione w symulacjach kąty, w których jest największa gęstość domen cylindrycznych, nie zgadzają się dokładnie z danymi z doświadczeń. Jednak trend zmniejszania się kąta dla maksimum gęstości wraz ze wzrostem grubości kobaltu jest zachowany.