Ферриты

Ферриты (далее Ф) соединения окиси 23 с окислами других металлов. У многих Ф сочетаются высокая намагниченность и полупроводниковые или диэлектрические свойства, благодаря чему они получили широкое применение как магнитные материалы в радиотехнике, радиоэлектронике, вычислительной технике.   В состав Ф входят анионы 2-, образующие остов их решетки; в промежутках между ионами располагаются катионы 3+, имеющие меньший радиус, чем анионы 2-, и катионы Mek+ металлов, которые могут иметь радиусы различной величины и разные валентности k. Существующее между катионами и анионами кулоновское (электростатическое) взаимодействие приводит к формированию определенной решетки и к определенному расположению в ней катионов. В результате упорядоченного расположения катионов 3+ и Mek+ Ф обладают ферримагнетизмом и для них характерны достаточно высокие значения намагниченности и точек Различают Ф-шпинели, Ф-гранаты, ортоферриты и гекса ферриты.   Ф-шпинел и имеют структуру минерала шпинели с общей формулой MeFe24, где Me – 2+, 2+, 2+, 2+, 2+, 1+, 2+. Элементарная ячейка Ф-шпинели представляет собой куб, образуемый 8 молекулами MeOFe23 и состоящий из 32 анионов 2-, между которыми имеется 64 тетраэдрических (А) и 32 октаэдрических (В) промежутков, частично заселенных катионами 3+ и Me2+ (рис. 1). В зависимости от того, какие ионы и в каком порядке занимают промежутки А и В, различают прямые шпинели (немагнитные) и обращенные шпинели (ферримагнитные). В обращенных шпинелях половина ионов 3+ находится в тетраэдрических промежутках, а в октаэдрических промежутках – 2-я половина ионов 3+ и ионы Me2+. При этом намагниченность MA октаэдрической подрешетки больше тетраэдрической M, что приводит к возникновению ферримагнетизма.   Ф-гранаты редкоземельных элементов R3+ (3+, 3+, 3+, 3+, 3+, 3+, 3+) и иттрия 3+ имеют кубическую структуру граната с общей формулой R3512. Элементарная ячейка Ф-гранатов содержит 8 молекул R3512; в нее входит 96 ионов 2-, 24 иона R3+ и 40 ионов 3+. В Ф-гранатах имеется три типа промежутков, в которых размещаются катионы: большая часть ионов 3+ занимает тетраэдрические (d), меньшая часть ионов 3+ – октаэдрические (я) и ионы R3+ – додекаэдрические места (с). Соотношение величин и направлений намагниченностей катионов, занимающих промежутки d, а, с, показано на рис. 2.   Ортоферритами называют группу Ф с орторомбической структурой. Их образуют редкоземельные элементы или иттрий по общей формуле RFeO3-. Ортоферриты изоморфны минералу перовскиту (см. Изоморфизм). По сравнению с Ф-гранатами они имеют небольшую намагниченность, т.к. обладают неколлинеарным антиферромагнетизмом (слабым ферромагнетизмом) и только при очень низких температурах (порядка нескольких К и ниже) – ферримагнетизмом.   Ф гексагональной структуры (гексаферриты) имеют общую формулу MeO (23), где Me – ионы , или . Элементарная ячейка решетки гексаферритов состоит из 38 анионов 2-, 24 катионов 3+ и 2 катионов Me2+ (2+, 2+ или 2+). Ячейка построена из двух шпинельных блоков, разделенных между собой ионами 2+ (2+ или 2+), 2- и 3+. Если окиси и спекать совместно с соответствующими количествами следующих металлов: , , Со, , , то можно получить ряд новых оксидных ферримагнетиков.   Некоторые гексаферриты обладают высокой коэрцитивной силой и применяются для изготовления постоянных Большинство Ф со структурой шпинели, феррит-гранат иттрия и некоторые гексаферриты используются как магнитно-мягкие материалы.   При введении примесей и создании нестехеометричности состава (переменности состава как по катионам, так и по электрическое сопротивление Ф изменяется в широких пределах. Ф в полупроводниковой технике не применяются из-за низкой подвижности носителей тока. Синтез поликристаллических Ф осуществляется по технологии изготовления керамики. Из смеси исходных окислов прессуют изделия нужной формы, которые подвергают затем спеканию при температурах от 900 °С до 1500 °С на воздухе или в специальных газовых средах.   Монокристаллические Ф выращиваются методами Чохральского, Вернейля и др. (см. Монокристалл).     Лит.: Рабкин Л. И., Соскин С. А., Эпштейн Б. Ш., Ф. Строение, свойства, технология производства, Л., 1968; Смит Я., Вейн Х. Ф, пер. с англ., М., 1962; Гуревич А. Г., резонанс в ферритах и антиферромагнетиках, М., 1973.   К. П. Белов.