Физический энциклопедический словарь - ферриты

Рис. 1. Крист. структура ферритов-шпинелей: а — схематич. изображение элементарной ячейки шпинельной структуры (её удобно делить на 8 равных частей — октантов); б — расположение ионов в смежных октантах ячейки: белые кружки — ионы О^2- образующие остов, чёрные — ионы металла в октаэдрич. и тетраэдрич. промежутках; в — ион металла в тетраэдрич. промежутке; г — ион металла в октаэдрич. промежутке.

В состав Ф. входят анионы кислорода О^2-, образующие остов их кристаллич. решётки; в промежутках между ионами кислорода располагаются катионы Fe³⁺ , имеющие меньший радиус, чем анионы O^2-, и катионы Ме^k+ металлов, к-рые могут иметь разл. ионные радиусы и разные валентности k. В результате косвенного обменного взаимодействия катионов Fe³⁺ и Ме^k+ в Ф. возникает ферримагнитное упорядочение с высокими значениями намагниченности и точек Кюри. Различают Ф.-шпинели, Ф.-гранаты, ортоферриты и гексаферриты. Ферриты-шпинели имеют структуру минерала шпинели с общей ф-лой MeOFe2O3, где Me— Ni²⁺ , Co²⁺ ,Fe²⁺ , Mn²⁺, Mg²⁺ , Li¹⁺, Cu²⁺ . Элементарная ячейка Ф.-шпинели представляет собой куб, образуемый 8 молекулами MeOFe2O3 и состоящий из 32 анионов O^2-, между к-рыми имеются 64 тетраэдрич. (А) и 32 октаэдрич. (В) позиции, частично заселённые катионами Fe³⁺ и Ме²⁺ (рис. 1). В зависимости от того, какие ионы и в каком порядке занимают по-

807

зиции А и В, различают нормальные шпинели и обращённые шпинели. В обращённых шпинелях половина ионов Fe³⁺ находится в тетраэдрич. позициях, а в октаэдрич. позициях — 2-я половина ионов Fe³⁺ и ионы Ме²⁺ . При этом намагниченность (магн. момент) MA октаэдрич. подрешётки больше тетраэдрической МB, что приводит к возникновению ферримагнетизма.

Ферриты-гранаты элементов R³⁺ (Sm³⁺, Eu³⁺ , Gd³⁺ , Tb³⁺ Dy³⁺, Ho³⁺ , Er³⁺ , Tm³⁺, Yb³⁺, Lu³⁺ и Y³⁺ ) имеют кубич. структуру граната с общей ф-лой R3Fe5Ol2. Элементарная ячейка Ф.-гранатов содержит 8 молекул R3Fe5Ol2; в неё входят 96 ионов О^2-, 24 иона R³⁺ и 40 ионов Fe³⁺ . В Ф.-гранатах имеется три типа позиций, в к-рых размещаются катионы: большая часть ионов Fe³⁺ занимает тетраэдрические (d), меньшая часть ионов Fe³⁺ — октаэдрические (а) и ионы R³⁺ — додекаэдрич. позиции (с). Соотношение величин и направлений намагниченностей катионов, занимающих позиции d, а, с, показано на рис. 2 .

Рис. 2. Схематич. изображение величин и направлений векторов намагниченности катионов, образующих магн. подрешётки d, а и с в ферритах-гранатах.

Ортоферритами наз. группу Ф. с орторомбической крист. структурой. Их образуют редкоземельные элементы по общей ф-ле RFeO3. Ортоферриты имеют структуру минерала перовскита. При не очень низких темп-рах в ортоферритах упорядочиваются только магн. моменты ионов железа. Ортоферриты явл. антиферромагнетиками и обладают слабым ферромагнетизмом. Только при очень низких темп-рах (порядка неск. К и ниже) в ортоферритах упорядочиваются магн. моменты редкоземельных ионов, и они становятся ферримагнетиками.

Ферриты гексагональной структуры (гексаферриты) представляют собой сложные окисные соединения, напр. PbFe12O19, Ba2Zn2Fe12O22 и др. Ячейка гексаферритов построена ив шпинельных блоков, разделённых блоками гексагональной структуры, содержащей ионы Pb²⁺, Ва²⁺ или Sr²⁺ .

Нек-рые гексаферриты обладают высокой коэрцитивной силой и применяются для изготовления пост. магнитов. Большинство Ф. со структурой шпинели, феррит-гранат иттрия и нек-рые гексаферриты используются как магнитно-мягкие материалы. Синтез поликрист. Ф. осуществляется по технологии изготовления керамики. Из смеси исходных окислов прессуют изделия нужной формы, к-рые подвергают затем спеканию при темп-рах от 900 до 1500°С на воздухе или в спец. газовых средах. Монокрист. Ф. выращиваются методами Чохральского, Вернейля и др. (см. Монокристалл, Кристаллизация). Ф. нашли широкое применение в радиотехнике — ферритовые антенны, сердечники радиочастотных контуров; в СВЧ-технике — вентили и циркуляторы, использующие принцип невзаимного распространения эл.-магн. волны в волноводе, заполненном ферродиэлектриком; в вычислительной технике — элементы оперативной памяти; в магнитофонах и видеомагнитофонах — покрытие плёнок и дисков. Ф. применяют также для изготовления небольших постоянных магнитов.

• Рабкин Л. И., Соскин С. А., Эпштейн Б. Ш., Ферриты. Строение, свойства, технология производства, Л., 1968; Смит Я., Вейн X., Ферриты, пер. с англ., М., 1962; Редкоземельные ферромагнетики и антиферромагнетики, М., 1965; Гуревич А. Г., Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках, М., 1973; Таблицы физических величин. Справочник, М., 1976. Я. П. Белое.