Dissertação

Micromagnetic Device Simulation EVALUATED

Dispositivos micromagnéticos têm um grande número de aplicações no desenvolvimento de novas tecnologias, desde soluções compactas e de alta capacidade para o armazenamento de informação, RAMs magnetoresistivas rápidas e não voláteis, e também sensores com aplicações em biomedicina e na indústria. Simulações computacionais permitem estudar este tipo de dispositivos de uma forma eficiente e versátil. A implementação numérica do modelo micromagnético é estudada usando uma discretização de diferenças-finitas. Os dois problemas principais nas simulações micromagnéticas são o cálculo do campo desmagnetizante entre os momentos magnéticos e a integração temporal da equação de Landau-Lifshitz-Gilbert. São estudados métodos numéricos para a solução do campo desmagnetizante, onde métodos baseados em FFTs têm uma vantagem de eficiência. Um novo método baseado em FFTs é desenvolvido utilizando um kernel de convolução calculado através de uma discretização em sistema linear da equação de Poisson. É demonstrado que este método tem vantagens sobre outros métodos de FFT em termos de eficiência e precisão quando se usa uma discretização de Yee para as equações de Maxwell. A integração temporal da equação LLG é estudada. Métodos de Runge-Kutta não conservativos foram implementados juntamente com um método de Gauss-Seidel semi-conservativo e um método mid-point implícito conservativo, descritos na literatura. Estes métodos demonstram ser opções viáveis para resolver a integração temporal, sacrificando alguma eficiência computacional a favor de precisão. Por fim apresentamos o nosso trabalho agregado numa ferramenta em Mathematica para a simulação de válvulas de spin, fácil de adaptar e modificar devido à natureza compacta da linguagem.
Simulação de Dispositivos Micromagnéticos, Métodos Numéricos, FFT Poisson Solver, Integração LLG Conservativa, Ferramenta de Simulação Open-Source

Junho 14, 2017, 16:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

José Luís Rodrigues Júlio Martins

Departamento de Física (DF)

Professor Catedrático

ORIENTADOR

Susana Isabel Pinheiro Cardoso de Freitas

Departamento de Física (DF)

Professor Associado