Enhancing Hysteresis Coercivity by Anti-Ferromagnetic Underlayer : Monte Carlo Simulation

นายสุกฤต สุจริตกุล : ผู้ปฏิบัติงาน, ผศ. ดร. ยงยุทธ เหล่าศิริถาวร : นักวิทยาศาสตร์พี่เลี้ยง

ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

ปวส.

การค้นคว้าอิสระนี้เป็นการจำลองสถานการณ์มอนติคาร์โลบนฟิล์มบางแม่เหล็กแบบไอซิงค์ เพื่อศึกษาสมบัติฮิสเทอรีซิสของฟิล์มบางแม่เหล็กเฟร์โรที่มีชั้นใต้แบบสารแม่เหล็กแอนติเฟร์โร โดยกำหนดให้มีสนามแม่เหล็กภายนอกแบบซายน์มากระทำในทิศทางตั้งฉากกับพื้นผิวของฟิล์มบางที่ประกอบไปด้วยชั้นเฟร์โรประกบกับชั้นแอนติเฟร์โรแล้วทำการแปรค่าสัดส่วนของค่าพลังงานอันตรกิริยาแลกเปลี่ยนระหว่างสปินของสารแอนติเฟร์โรกับสปินของสารเฟร์โรต่อค่าอันตรกิริยาแลกเปลี่ยนระหว่างสปินของสารแม่เหล็กเฟร์โรด้วยกัน ซึ่งพบว่าการเพิ่มชั้นแม่เหล็กแอนติเฟร์โรคู่ควบกับเฟร์โรนั้นทำให้ค่าสนามแม่เหล็กคงค้างมีค่าที่สูงกว่าค่าสนามคงค้างของระบบที่ประกอบด้วยแม่เหล็กเฟร์โรเพียงอย่างเดียวเมื่อมีการเลือกค่าอันตรกิริยาแลกเปลี่ยนระหว่างชั้นเฟร์โรด้วยกันที่มากกว่าอันตรกิริยาแลกเปลี่ยนอันเนื่องมาจากแอนติเฟร์โร จึงให้เป็นโมเดลของการเกิดสปริงแม่เหล็ก และในการทดลองช่วงหลังได้มีการศึกษาสมบัติฮิสเทอรีซิสของระบบคู่ควบที่ได้ภายการเปลี่ยนแปลงค่าของอุณหภูมิเพื่อศึกษาผลของอุณหภูมิที่มีต่อระบบคู่ควบ ซึ่งพบว่า สนามคงค้างและการเลื่อนของวงฮิสเทอรีซิสมีขนาดที่น้อยลงเมื่ออุณหภูมิที่ค่าที่สูงขึ้น

ความสำคัญและที่มาของโครงงาน โลกในยุคปัจจุบันนี้กล่าวได้ว่าเป็นโลกยุคโลกาภิวัตน์ซึ่งเป็นยุคที่การติดต่อสื่อสารไร้พรมแดน ลักษณะเช่นนี้ต่างจากโลกในยุคสมัยก่อนซึ่งการติดต่อสื่อสารเป็นไปโดยลำบากไม่ว่าจะเป็นการเดินทางที่ยาวไกลเพื่อติดต่อด้วยตนเอง หรืออาจจะอาศัยสื่อบันทึกข้อความในลักษณะจดหมายแล้วนำส่งแทนอย่างไรก็ตามการบันทึกข้อความลงในสื่อต่างๆเป็นไปอย่างไม่สะดวกหากข้อความมีจำนวนมากและอายุการใช้งานของสื่อก็สั้น เช่นการเก็บคำสอนทางศาสนาที่ต้องค่อยๆจารลงใบจารซึ่งใช้เนื้อที่มากและย่อยสลายง่าย ดังนั้นการเก็บข้อมูลต่างๆ มีความยุ่งยากและใช้เนื้อที่มาก แต่ในสมัยนั้นไม่ใช่ปัญหาที่ใหญ่เนื่องจากข้อมูลมีจำนวนไม่มากเมื่อเทียบกับในยุคปัจจุบันซึ่งข้อมูลต่างๆ มีจำนวนมากขึ้นอย่างมหาศาลและมีความหลากหลายขึ้นไม่ว่าจะเป็นข้อความธรรมดา รูปภาพ เสียงและภาพยนตร์ ดังนั้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องพัฒนาสื่อบันทึกข้อมูลเพื่อรองรับการจัดเก็บข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเรื่อยๆ สื่อบันทึกข้อมูลแบบหนึ่งที่เป็นที่นิยมเพราะมีประสิทธิภาพสูงและมีความคุ้มค่าในแง่ของราคาต่อปริมาณ คือ สื่อบันทึกข้อมูลแบบแม่เหล็ก (เช่น เทปแม่เหล็ก และฮาร์ดดิสก์ในคอมพิวเตอร์) ดังจะพบได้จากการสำรวจในปี ค.ศ.2000 ข้อมูลส่วนใหญ่จะจัดเก็บในสื่อบันทึกแบบแม่เหล็กในรูปแบบเทปและจาน (magnetic tape and disk) รูปที่ 1 ปริมาณข้อมูลทั่วโลกที่จัดเก็บในสื่อบันทึกข้อมูลรูปแบบต่างๆในปี ค.ศ. 2000 [10] ทั้งนี้ปริมาณความต้องการจัดเก็บข้อมูลในสื่อบันทึกแบบแม่เหล็กนี้มีสูงขึ้นเรื่อยๆ และเป็นปัจจัยหนึ่งที่กระตุ้นให้เกิดการศึกษาเชิงวิทยาศาสตร์ในระดับนาโนเมตร เพื่อหาวิธีทำให้สารแม่เหล็กที่มีขนาดจำกัดสามารถเก็บปริมาณข้อมูลที่สูงขึ้น เช่น การลดขนาดเม็ดเนื้อสารแม่เหล็ก(เกรนแม่เหล็ก)ที่ใช้เก็บข้อมูลหนึ่งหน่วยย่อยทางดิจิตอล(บิท)ลง ซึ่งจะทำให้สื่อบันทึกข้อมูลมีขนาดเล็กลง แต่อย่างไรก็ตามขนาดเกรนแม่เหล็กที่เล็กลงนี้ส่งผลให้เสถียรภาพของข้อมูลลดลงตามไปด้วยและเมื่อถึงจุดหนึ่งที่พลังงานความร้อนจากอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมมีค่าสูง(แม้ว่าที่อุณหภูมิห้อง)จนทำให้ทิศทางของสภาพแม่เหล็กที่ใช้อ้างอิงเป็นรูปแบบข้อมูลเกิดความผันผวนหักล้างกันจนเข้าสู่สภาพแม่เหล็กพารายวดยิ่งจะทำให้ข้อมูลที่บันทึกเสื่อมไปตามเวลาอย่างรวดเร็ว และการขยายขีดความสามารถในการบันทึกข้อมูลของสื่อแบบแม่เหล็กเหล่านี้เริ่มจะถึงทางตัน ดังนั้นมันจึงเป็นสิ่งที่จำเป็นและเร่งด่วนในการที่จะพัฒนาวัสดุที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่เหมาะสมและสามารถนำไปประยุกต์ใช้เพื่อขยายขอบข่ายความสามารถในการบรรจุข้อมูลสารสนเทศเหล่านี้ให้ทันกับความต้องการของสังคม รูปที่ 2 ขนาดของฮาร์ดดิสก์ยุคแรกเริ่มเมื่อปี ค.ศ. 1956 เปรียบเทียบกับขนาดของ Microdrive ของ IBM ในปี ค.ศ. 1999 ซึ่งแสดงให้เห็นถึงพัฒนาการอันรวดเร็วของประสิทธิภาพในการเก็บข้อมูลของฮาร์ดดิสก์ [1] Magnetic spring ก็เป็นหนึ่งในแนวทางการปรับปรุงคุณภาพของเนื้อสารให้มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กตามที่ต้องการ โดยการทำ Magnetic spring นั้นคือการทำสารแม่เหล็กที่มีสมบัติเป็นSoft magnetและHard magnet มาผสมกันเพื่อให้ได้คุณสมบัติทาง Hysteretic properties ที่เหมาะสมตามการใช้งานที่ต้องการ โดยนำข้อดีของSoft magnetและHard magnetผสมเข้าไว้ด้วยกัน โดยสารที่มีสมบัติเป็นSoft magnetนั้นจะมีคุณสมบัติคือมีค่าสภาพแม่เหล็กคงค้างหรือค่า Remanent magnetization ที่สูงทำให้ Hysteresis loop ของมันมีลักษณะที่สูง แต่ว่ามีค่า สนามหักล้างที่ต่ำ กราฟ Hysteresis จึงมีลักษณะที่แคบ กล่าวคือวัสดุชนิดSoft magnetนี้มีสภาพความเป็นแม่เหล็กต่ำเมื่อไม่มีการเหนี่ยวนำจากสนามภายนอกแต่การที่จะทำให้สภาพความเป็นแม่เหล็กนั้นหายไปต้องใช้สนามที่รุนแรงกระทำในทิศทางที่สวนทางกับการเกิด Magnetization ของสารนั้น ในทางกลับกันHard magnetจะมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันออกไปคือสนามคงค่ามักจะมีค่าต่ำในขณะที่สนามหักล้างที่ใช้จะมีค่าสูง ทำให้ Hysteresis loop มีลักษณะที่มีฐานกว้างและเตี้ย ซึ่งก็หมายความว่าวัสดุชนิดนี้จะมีสมบัติสภาพความเป็นแม่เหล็กสูงแม้จะไม่มีการเหนี่ยวนำจากสนามภายนอก แต่ในการทำลายสภาพความเป็นแม่เหล็กนั้นสามารถทำได้โดยใช้สนามแม่เหล็กภายนอกต้าน เมื่อนำสารสองชนิดนี้มาทำการ couple กันทางแม่เหล็กหรือประกอบกันด้วยกระบวนการทาง lithography เราจะได้ว่าผลที่ได้นั้นมีการผสมผสานกันของข้อดีของวัสดุทั้งสองชนิดกลายเป็นวัสดุที่มีความแรงของแม่เหล็กที่สูงมากอีกทั้งยังมีคุณสมบัติของการเสียสภาพแม่เหล็กที่ยากไปพร้อมๆกัน ซึ่งกราฟ Hysteresis loop ที่ได้นั้นจะมีลักษณะที่กว้างและสูงไปพร้อมๆกัน เพื่อที่จะศึกษาการเกิดการปรากฏการณ์ coupling ของSoft magnetกับHard magnet ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ Exchange interaction ระหว่างสารสองชนิดที่นำมาเข้าคู่กัน ซึ่งการ coupling ของสารดังกล่าวก็ควรจะอยู่บนพื้นฐานของการเกิดการผสมกันระหว่างสมบัติพื้นฐานทางแม่เหล็กข้างต้น ดังนั้นการศึกษาจึงเริ่มต้นขั้นต่อไปด้วยการศึกษาการผสมผสานระหว่างสารประเภทแอนติเฟร์โรและเฟร์โร ซึ่งจะทำให้เกิดการ exchange interaction ซึ่งส่งผลให้ระบบผสมนั้นมีรูปร่างของ Hysteresis loop ที่เปลี่ยนไปซึ่งปรากฏการณ์ที่ Hysteresis loop มีการเปลี่ยนไปเนื่องจากการผสมกันระหว่างสารประเภท เฟร์โรและแอนติเฟร์โร นี้เราเรียกว่าการเกิดปรากฏการณ์ Exchange bias(EB) ซึ่งการเกิด EB นั้นเป็นปรากฏการณ์ที่ถูกค้นพบมาแล้วกว่าครึ่งศตวรรษโดย Meiklejohn และ Bean ซึ่งแม้จะเป็นเช่นนั้นแล้วก็ตามที แต่คำอธิบายที่ชัดเจนเกี่ยวกับปรากฏการณ์ดังกล่าวก็ยังไม่ปรากฏ ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นในระบบได้หลากหลายรูปหากระบบนั้นมี atomic contact ระหว่างอะตอมของสารแม่เหล็กประเภทเฟร์โร(F) และ แอนติเฟร์โร(AF) ซึ่งหากระบบนั้นถูกทำให้มีอุณหภูมิที่ต่ำกว่า Neel temperature และ Curie temperature (ซึ่งเป็นค่าอุณหภูมิสูงสุดที่สารแม่เหล็กแอนติเฟร์โร และสารแม่เหล็กเฟร์โร นั้นจะยังคงคุณสมบัติการเกิดอันตรกิริยาระหว่าง สปิน ข้างเคียงได้ตามลำดับ)ซึ่งสิ่งที่จะสังเกตเห็นได้จากการเกิด EB คือ Hysteresis loop จะมีการเลื่อนจุดศูนย์กลางตามแนวแกน x ซึ่งค่าจุดศูนย์กลางซึ่งในการทดลองนี้ใช้สัญลักษณ์ รูปที่ 3 ภาคของวงฮิสเทอรีซิสของระบบฟิล์มบางเฟร์โร และระบบที่เกิดจากการประกบฟิล์มบางเฟร์โรเข้ากับแอนติเฟร์โร วัตถุประสงค์ของโครงงาน 1. เพื่อทำการศึกษาสมบัติฮิสเทอรีซิสของฟิล์มบางแม่เหล็กเฟร์โรที่มีชั้นใต้แบบสารแม่เหล็กแอนติเฟร์โร 2. เพื่อทำการศึกษาผลของค่าอันตรกิริยาแลกเปลี่ยนระหว่างชั้นสารแม่เหล็กแอนติเฟร์โรกับเฟร์โรที่มีต่อสมบัติฮิสเทอรีซิสของระบบ 3. เพื่อศึกษาผลอุณหภูมิที่ส่งผลกระทบต่อสมบัติฮิสเทอรีซิสของระบบฟิล์มบางแม่เหล็กเฟร์โรที่มีชั้นใต้แบบสารแม่เหล็กแอนติเฟร์โร ผลที่คาดว่าจะได้รับ 1. การเพิ่มชั้นแอนติเฟร์โรใต้ชั้นฟิล์มบางเฟร์โรจะทำให้ค่าสนามคงค้างของระบบมีค่าเพิ่มขึ้น จากระบบที่เป็นเพียงฟิล์มบางของเฟร์โรเพียงอย่างเดียว 2. การเพิ่มชั้นแอนติเฟร์โรใต้ชั้นฟิล์มบางเฟร์โรจะทำให้สมบัติฮิสเทอรีซิสของระบบยังคงมีอยู่ที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิคูรี 3. ได้องค์ความรู้ใหม่เกี่ยวกับสารแม่เหล็กเกี่ยวกับปรากฏการณ์ Exchange bias ซึ่งอาจนำมาซึ่งความรู้พื้นฐานสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีการเก็บข้อมูลด้วยสื่อแม่เหล็ก

สรุปและวิจารณ์ผลการทดลอง จากผลการทดลองจะพบว่าเมื่อทำการศึกษาระบบฟิล์มบางของสารเฟร์โรและแอนติเฟร์โรที่ไม่มีอิทธิพลเนื่องจากสนามภายนอกพบว่า จากรูปที่ 7 และ 8 จะเห็นได้ว่า สำหรับสารแม่เหล็กเฟร์โรที่อุณหภูมิต่ำๆ ทุกๆ State จะเกิดการ Condensate ที่ Ground state ซึ่งในที่นี้ State ที่มีค่าพลังงานต่ำที่สุดสำหรับสารแม่เหล็กเฟร์โรนั้นคือ ทุกๆ Spin มีการจัดเรียงตัวในทิศทางเดียวกันส่งผลให้ค่า Magnetization ของแผ่นฟิล์มบางเฟร์โรมีค่าที่เข้าใกล้ 1 มากเมื่อพิจารณาที่อุณหภูมิต่ำ ทั้งนี้ทั้งนั้นการที่ State เกิดการ Condensate นี้สามารถชี้ได้ได้ว่าอันตรกิริยาแลกเปลี่ยนมีอิทธิพลต่อการเรียงตัวของสปินในช่วงอุณหภูมินี้ ซึ่งจากรูปที่ 7 จะเห็นได้ว่าค่า Magnetization ของสารแม่เหล็กเฟร์โรนั้นมีค่าที่ลดลงอย่างรวดเร็วซึ่งแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนเฟสจากเฟสของสภาพความเป็นแม่เหล็กเฟร์โรเป็นสภาพความเป็นแม่เหล็กพารา ที่อุณหภูมิในช่วง 2-3 และจากรูปที่ 8 จะเห็นว่าค่า Magnetic susceptibility ซึ่งบ่งบอกถึงสภาพการเปลี่ยนแปลงของค่า Magnetization ตามอิทธิพลของสนามภายนอกนั้น มีค่าที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆและเปลี่ยนแปลงสู่จุดยอดเมื่อค่าอุณหภูมินั้นมีค่าอยู่ในช่วงอุณหภูมิ 2-3 ซึ่งการที่ค่า Magnetic susceptibility มีค่าที่สูงแสดงให้เห็นถึงความผันผวนของค่า Magnetizationที่มากขึ้นด้วย ดังนั้นค่า ของระบบนี้จะอยู่ที่ 2-3 ตลอดจนจากรูปที่ 9 เมื่อทำการพิจารณาค่า r ซึ่งเป็นค่าที่บ่งบอกถึงความสอดคล้องของสปินกับสปินข้างเคียงด้วยอิทธิพลของอันตรกิริยาแลกเปลี่ยน พบว่าค่า ของสารแม่เหล็กเฟร์โรและสารแม่เหล็กแอนติเฟร์โรมีค่าที่ลดลงอย่างรวดเร็วในช่วงอุณหภูมิเดียวกัน แสดงว่าสารแม่เหล็กแอนติเฟร์โรที่มีค่า จะมีค่าอุณหภูมิ อยู่ในช่วง 2-3 เช่นกัน ดังนั้นในการเลือกค่าอุณหภูมิสำหรับระบบจึงเริ่มต้นที่การเลือก ซึ่งน้อยกว่า ทำให้สามารถสังเกตสมบัติฮิสเทอรีซิสของระบบฟิล์มบางได้ จากนั้นเพื่อทำการศึกษาสมบัติฮิสเทอรีซิสของสารแม่เหล็กเฟร์โรและสารแม่เหล็กแอนติเฟร์โร ได้มีการเพิ่มสนามภายนอกแบบไซน์เข้าไปกระทำกับระบบฟิล์มบางไอซิงค์เฟร์โรและแอนติเฟร์โร 1 ชั้น ซึ่งผลที่ได้นั้นก็เกิดเป็นวง Hysteresis Loop ของสารแม่เหล็กเฟร์โรและสารแม่เหล็กแอนติเฟร์โรดังกราฟในรูปที่ 10 และ 11 ตามลำดับ ซึ่งเป็นวง Hysteresis loop ที่สมมาตรรอบจุดกำเนิดทั้งคู่ สำหรับเฟร์โรนั้นค่าสนามหักล้างด้านบวกและด้านลบมีขนาดเป็น 2.35 ทั้งคู่ ส่วนสำหรับสารแอนติเฟร์โรนั้นเนื่องจากรูปแบบการจัดเรียงของแอนติเฟร์โรในสภาพที่ไม่มีอิทธิพลจากสนามภายนอกนั้นสปินจะมีการวางตัวในทิศทางที่ตรงข้ามกันส่งผลให้ค่า Magnetization ของสารแม่เหล็กแอนติเฟร์โรมีค่าเป็น 0 เมื่อสนามภายนอกมีค่าเป็น 0 ส่งผลให้ไม่มีค่าสนามหักล้างสำหรับ Hysteresis loop ของแอนติเฟร์โร กล่าวคือ แม้ว่าสารแม่เหล็กแอนติเฟร์โรนั้นจะเคยถูก Magnetize ด้วยสนามภายนอกอย่างไรก็ตาม เมื่อนำสนามภายนอกนั้นออกจะระบบ สารแม่เหล็กแอนติเฟร์โรนั้นจะมีสภาพเป็นกลางทางแม่เหล็กคือ Magnetization มีค่าเป็น 0 แตกต่างจากสารแม่เหล็กเฟร์โรซึ่งมีค่าสนามคงค้างซึ่งแม้จะนำสนามแม่เหล็กภายนอกออกไปจากระบบ สภาพความเป็นแม่เหล็กของระบบจะยังมีเหลืออยู่ ซึ่งหากต้องการทำลายสภาพความเป็นแม่เหล็กนั้นจะต้องใช้สนามหักล้างด้วยขนาด 2.35 สำหรับค่า หลังจากที่ทำการศึกษาสมบัติของระบบฟิล์มบางแม่เหล็กทั้งสองชนิดแล้ว เพื่อที่จำทำการศึกษาหาสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการเกิดปรากฏการณ์ Exchange bias ได้มีการนำระบบฟิล์มบางทั้งสองชนิดมาประกบกันและพิจารณาสมบัติฮิสเทอรีซิสของระบบคู่ควบนี้ โดยทำการบันทึกค่าสนามหักล้างทางฝั่งบวกและลบเมื่อมีการแปรค่าอันตรกิริยาแลกเปลี่ยน เป็นค่าต่างๆ แล้วนำมาหาการเลื่อนจุดศูนย์กลางตามแนวแกน x และค่าสนามเฉลี่ยรอบจุดศูนย์กลางของวง Hysteresis loop ของระบบ ซึ่งสำหรับผลที่ได้นั้นเป็นไปตามตารางที่ 1 และพล๊อตเป็นกราฟได้ดังรูปที่ 12 ซึ่งจากผลการทดลองจะเห็นได้ว่า เมื่อใช้ค่าอันตรกิริยาแลกเปลี่ยนระหว่างชั้นที่มีขนาดต่ำๆ การเลื่อนออกจากศูนย์กลางของวงฮิสเทอรีซิสมีค่ามากขึ้นเมื่อเพิ่มขนาดของอันตรกิริยาแลกเปลี่ยนระหว่างชั้นทั้งนี้เป็นเพราะเนื่องจากค่าอันตรกิริยาของแอนติเฟร์โรมีค่าน้อยกว่าค่าอันตรกิริยาของเฟร์โรทำให้รูปแบบการจัดเรียงของระบบเฟร์โรมีอิทธิพลเหนือกว่าแต่ด้วยการมีอยู่สปินของสารแอนติเฟร์โรซึ่งสร้างอันตรกิริยายึดเหนี่ยวให้สปินเฟร์โรบางตัวแข็งขืนต่อการเปลี่ยนแปลงของสนามทำให้วงฮิสเทอรีซิสเลื่อนจากนสมดุลไป การเพิ่มขึ้นของ จึงทำให้ค่าการเลื่อนออกจากศูนย์กลางของวงฮิสเทอรีซิสมีค่าเพิ่มขึ้นเพราะแรงยึดเหนี่ยวระหว่างสปินมีค่าเพิ่มมากขึ้นทำให้ต้องใช้สนามที่มีค่ามากขึ้นในการหักล้าง แต่หากใช้ค่า ที่มากกว่า 1 ซึ่งเป็นค่าของ รูปแบบการจัดเรียงแบบแอนติเฟร์โรจะมีอิทธิพลมากยิ่งขึ้นตามขนาดของค่าอันตรกิริยาที่เพิ่มขึ้นซึ่งช่วงที่ และ มีค่าประมาณกันจะเกิดการผันผวนของ ซึ่งหากค่า เพิ่มมากขึ้นระบบก็จะลู่เข้าสู่ระบบของแอนติเฟร์โรมากขึ้นทำให้ค่าสนามหักล้างมีขนาดน้อยลงเรื่อยๆจนมีค่าเข้าใกล้ศูนย์ตามสมบัติของสารแอนติเฟร์โร ในการเลือกตัวแทนของค่าอันตรกิริยาเพื่อนำไปศึกษาการเกิดEBได้เลือกใช้ค่า เพราะเป็นค่าที่ทำให้ระบบเกิดลักษณะเฉพาะของ EB คือค่า มีขนาดที่มากขึ้นและเกิดการเลื่อนของวงฮิสเทอรีซิส ซึ่งเมื่อนำระบบมาศึกษาสมบัติฮิสเทอรีซิสกับอุณหภูมิพบว่าผลที่ได้เป็นดังรูปที่ 13 ซึ่งลักษณะของวงฮิสเทอรีซิสนั้นจะมีค่าสนามคงค้างเฉลี่ยลดลงทำให้พื้นที่ของวงฮิสเทอรีซิสลดลงทั้งนี้ทั้งนั้นเพราะการเพิ่มอุณหภูมินั้นทำให้ระบบมี Thermal energy ซึ่งจะไปชดเชยอันตรกิริยาแลกเปลี่ยนระหว่างสปินทำให้การหน่วงระหว่าง Magnetization กับสปินมีน้อยลง ทำนองเดียวกันเมื่อเพิ่มอุณหภูมิการเกิด EB จึงมีน้อยลงเพราะการมีอยู่ของอันตรกิริยาระหว่างชั้นนั้นมีอิทธิพลน้อยลงเนื่องจากพลังงานดังกล่าวถูกชดเชยด้วย Thermal energy ซึ่งเนื่องจาก ที่เลือกใช้มีค่าน้อยกว่า ทำให้ ของชั้นแอนติเฟร์โรมีค่าที่น้อยกว่า ดังนั้นคุณลักษณะความเป็นแอนติเฟร์โรจึงหายไปที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่าคุณลักษณะความเป็นเฟร์โร ทำให้ปรากฏการณ์ EB นั้นค่อยๆหายไปเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งหากค่าอุณหภูมิมีการเพิ่มขึ้นไปอีกผลที่ได้ก็คือระบบจะมีการตอบสนองแบบเดียวกับสารแม่เหล็กพาราคือแทนที่จะได้ Hysteresis loop จะได้กราฟเส้นตรงแทนเพราะอันตรกิริยาแลกเปลี่ยนถูกชดเชยด้วย Thermal energy อย่างสมบูรณ์แบบทำให้ไม่มีการหน่วงระหว่าง Magnetizationกับสปินอีกต่อไป

อุปสรรคระหว่างการดำเนินงานและข้อเสนอแนะ ในระหว่างการทำงาน ปัญหาอุปสรรคที่เกิดขึ้นคือระยะเวลาที่ใช้ในการดำเนินการของโปรแกรม เนื่องจากข้อจำกัดของคอมไพเลอร์ที่ใช้ ซึ่งเป็นการดำเนินการบนระบบปฏิบัติการ DOS ซึ่งมีประสิทธิภาพตลอดจนหน่วยความจำที่เข้าถึงได้มีน้อย ทำให้การดำเนินงานในบางส่วนล่าช้าและทำให้ขนาดของระบบมีขนาดที่จำกัด แนวทางการแก้ไขคือเปลี่ยนระบบปฏิบัติการเป็น Linux เช่น GCC ซึ่งมีหน่วยความจำที่เข้าถึงได้มากกว่า ทำให้ขอบข่ายการดำเนินงานตลอดจนประสิทธิภาพการทำงานของโปรแกรมสูงขึ้น ซึ่งในการทดลองช่วงหลังได้มีการใช้ระบบ CYGWIN ซึ่งเป็นโปรแกรมสำหรับจำลองสภาพแวดล้อมหรือ Emulator ของ Linux ในการดำเนินการบนระบบปฏิบัติการ DOS แต่ประสิทธิภาพก็ยังไม่ดีเท่า Linux จริงๆ ดังนั้นในการทดลองลำดับต่อๆไปจึงควรทำบนระบบปฏิบัติการ Linux แนวทางการดำเนินการต่อเนื่อง ในการดำเนินงานในลำดับต่อไปเพื่อให้การจำลองสถานการณ์มีความสมจริงมากยิ่งขึ้น จะมีการเพิ่มชั้นเชื่อมต่อระหว่างชั้นสารเฟร์โรกับแอนติเฟร์โร โดยชั้นเชื่อมต่อนี้จะมีคุณสมบัติคือเป็นชั้นผสมของสารแม่เหล็กทั้งสองแบบ ตลอดจนหาค่าที่แน่นอนของอุณหภูมิวิกฤติด้วยโดยใช้การทำ Finite size scaling เข้าช่วย ตลอดจนทำการศึกษาเกี่ยวกับคุณสมบัติที่แตกต่างออกไปเหล่านี้ โดยเทียบเชิงคุณภาพกับสารจริงที่ได้จากการทดลอง เพื่ออ้างอิงและพัฒนาความแม่นจำและสมจริงของแบบจำลองต่อไป แบบจำลองที่ใช้ก็เป็นอีกปัจจัยหนึ่งในการทำให้เกิดความสมจริงซึ่งดังที่ได้กล่าวไว้แล้วว่าแบบจำลองที่ใช้เป็นแบบ Ising ซึ่งมีความสอดคล้องกับระบบแบบฟิล์มบางและมีความเร็วในการทำงานของระบบที่สูง แต่หากต้องการเพิ่มมิติของการศึกษาให้มากขึ้นไป ระบบก็จะมีความหนาเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย ดังนั้นจะต้องมีการปรับปรุงโดยเปลี่ยนโมเดลที่ใช้เป็นแบบ Heisenberg ซึ่งอนุญาตให้สปินมีการวางตัวในทิศทางใดก็ได้แต่ก็ตามมาด้วยระยะเวลาการดำเนินการที่มากขึ้นด้วย ซึ่งจะต้องมีการปรับปรุงและศึกษาในลำดับต่อไป

1. Bader S. D., “Opportunities in nanomagnetism”, presentation slides, TEXAS A&M university (Sept. 9th, 2004) 2. Griffiths D.J., Introduction to Electrodynamics, Practice-Hall International, Inc. New Jersey (1999) 3. Huang Z.G., S.D. Li., H.S. Lin, F.M. Zhang and Y.W. Du, J. Magn. Magn. Mater. 303, e180 (2006) 4. Iglesias O., A. Labarta, Physica B 372, 247 (2006) 5. Kiwi M., J. Magn. Mang. Mater. 234, 584 (2001) 6. Miura Y., Fujitsu Sci. Tech. J. 37, 111 (2001) 7. Meiklejohn W.H. and C.P. Bean, Phys.Rev.102, 1413 (1956) 8. Nogues J. and Ivan K. Schuller, J. Magn. Magn. Mater. 200, 552 (1999) 9. Nogues J., J. Sort, V. Langlais, V. Skumryev, S. Surinach, J.S. Munoz and M.D. Baro, Phys. Rev. Lett. 78, 4865 (1997) 10. Miura Y., Fujitsu Sci. Tech. J. 37, 111 (2001) 11. Slack G.A., J. Appl. Phys. 31, 1571 (1960)