Macrospin model of magnetization dynamics governed by Landau-Lifshitz-Bloch equation of motion

The main physical limitation in the down-scaling of magnetic data storage technolo-Manyetik veri depolama teknolojilerinin minyaturizasyonunun ardndaki anafiziksel sınırlama s uperparamanyetik etki olarak nitelendirilir. Bu etki dikey manyetikanizotropisi y uksek malzemeler kullanıldıgında kaydadeger olcude geri itelenebilir. Manyetikbitlerin anahtarlama dinamiginin dogasının,ozellikle Curie sıcaklıgına yakın sıcaklıklarda bilinmezligi, yeni bir formalizmanın gelistirilmesine yol actı. Bu yeni formalizma,sıcaklıga baglı sonumleme parametrelerine ek olarak, hem boylamsal hemde dikey olarak manyetizasyon yatısma/gevseme mekanizmasını goz onunde bulundurmaktadır. Tum bu etkiler, Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) cercevesi icinde alısılagelmis bicimde gozardı edilmektedir. C alısmamzda, son zamanlarda onerilen stokastikLandau-Lifshitz-Bloch formalizmini kullanarak, Curie sıcaklıgı civarında anahtarlamaisleminde cok onemli degisimler oldugunu gosterdik. Stokastik tipteki bu denklem,yuksek sıcaklıklardaki termal uyarılmaları Gaussiyan stokastik islemleri icererek gozonunde bulundurmaktadır. Su anki calısmanın temel motivasyonu, ornek bir manyetiksistem icin deneysel yontemlerle olculmus olunan esas/intrinsik parametrelerin sıcaklıgabaglılıklarını kullanarak, stokastik LLB bazlı makrospin modelini gelistirmektir. Gercekmalzeme parametreleri olarak CoNi/Pd cok katmanlı ince flm alınmıstır. Boyle birmodellemeyle, onceki ab-initio hesaplamalaryla tutarllk g osteren, tek fıtli deneyselanahtarlama sim ulasyonlarndan elde edilen boylamsal manyetik duygunlugun scaklgabagl fonksiyonunu saptamay saglamstr. Anahtarlama icin gerekli zamann haritas,manyetik alan ve s darbesinin bir fonksiyonu olarak tanmlanms ve bu harita gran ul unanahtarlama isleminin gorsellestirmesiyle sunulmustur. Bu gosterim s destekli kaytuygulamalarndaki potansiyel kullanm mumkun olan bu ve buna benzer malzemelisistemlerin degerlendirilmesini saglamaktadr. Basit bir makrospin yaklasm kuvvetlidegis tokus ciftli, manyetik coklu katman yapdaki ortalama davrans g ozlemlemedeetkilidir. Nanoyaplara ayrldgndaki geometrinin rol un un ve anahtarlama mekanizmasnn kapsaml olarak anlaslmas icin modelimizin mikromanyetik simulasyonlarauyarlanmas gerekecektir.gies, namely the superparamagnetic eect, can be pushed back considerably by using highperpendicular magnetic anisotropy materials. The lack of understanding of the nature of suchswitching dynamics of magnetic bits especially close to Curie temperature (TC) led to thedevelopment of a new formalism that takes into account both longitudinal and transverse mag-netization relaxation mechanisms in addition to temperature dependent damping parameters.All such eects are conventionally disregarded within the Landau-Lifshitz-Gilbert framework.In our study, we point out signicant changes in the switching process close to TCusing therecently proposed stochastic Landau-Lifshitz-Bloch formalism which takes into account ther-mal excitations at elevated temperatures by including Gaussian stochastic processes. Theessential motivation of current work is to develop a Stochastic-LLB based macrospin model,using experimentally measured temperature dependence of intrinsic parameters for an ex-ample magnetic system CoNi/Pd multilayers as realistic material parameters. Such a modelenables us to determine the temperature dependence of longitudinal susceptibility from singlet simulations of experimental switching data consistent with previous ab-initio calculations.A map of switching time as a function of magnetic eld and heating pulses together with avisualization of granular switching process is presented for the evaluation of this and similarmaterial systems for potential thermally assisted recording applications. While using a simplemacrospin approach appears eective in describing the average behavior of strongly exchange-coupled magnetic MLs, a good understanding of the detailed switching mechanism and therole of geometry when patterned into nanoscale structures would necessitate an extension ofour model to the micromagnetic simulations.