Основы физики и технологии оксидных полупроводников. Брусенцов Ю.А - 30 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

меньшим атомным радиусом занимают d-подрешетку – Mn
3+
, Re
4+
, Sb
5+
, Nb
5+
и a-подрешетку – Si
4+
, P
5+
, V
5+
. Некоторые
катионы могут одновременно находиться в двух и даже трех подрешетках – Li
+
, Co
2+
, Mg
2+
, Cd
2+
.
Большинство феррогранатов содержит в качестве аниона кислород. Однако, в некоторых феррогранатах кислород
полностью или частично может быть заменен фтором.
Ферримагнетизм феррогранатов объясняется сверхобменным взаимодействием между магнитноактивными катионами в
трех подрешетках.
Расположение катионов железа и кислорода в позициях (Fe
3+
) – О – [Fe
3+
] похоже на расположение катионов железа в
шпинелях; угол
−−
da
FeОFe
составляет примерно 127°, другие углы
−−
−−
−−
ccdcac
MОMиFeОM,FeOM
составляют соответственно 122, 100 и 105°.
Наиболее существенным обменным взаимодействием, определяющим магнитные свойства, следует считать
взаимодействие между подрешетками
ad и ca.
Магнитную формулу феррограната можно записать в виде:
321321321
r
adc
++
+
++
33
3
Fe2Fe3M3 .
Из схемы видно, что магнитный момент редкоземельного иона 3М
3+
направлен против результирующего магнитного
момента подрешеток
а и d. Поэтому магнитные свойства твердых растворов редкоземельных феррогранатов зависят от
магнитных моментов ионов, входящих в додекаэдрические пустоты.
Например, для иттриевого (и лютециевого Lu
3
Fe
5
O
12
) граната Y
3
Fe
5
O
12
, в котором Y является немагнитным катионом,
магнитный момент на одну формульную единицу будет равен:
B
a
B
d
B
µ
=
µ
⋅
−
µ
⋅
55253
.
Для
+++
adс
3
2
3
3
3
3
FeFeGd
имеем 3 ⋅ 7µ
В
– 3 ⋅ 5µ
В
+ 2 ⋅ 5µ
В
= 16µ
В
,
что очень близко к экспериментальным результатам.
8.6 Гексаферриты
К ферритам с гексагональной структурой относятся соединения с формулой МО ⋅ 6Fe
2
O
3
(MFe
12
O
19
), где М – ион Ва
2+
,
Са
2+
, Pb
2+
или Sr
2+
. Ферриты этого класса имеют структуру природного минерала магнетоплюмбита Pb ⋅ Fe
7,5
⋅ Mn
3,5
⋅ Al
0,5
⋅
Ti
0,5
O
19
или немного отличаются от нее.
Гексаферриты образуются в системе М′О – М′′О – Fe
2
O
3
(рис. 36), где М′ – элементы (Ва
2+
, Са
2+
, Pb
2+
, Sr
2+
) с атомным
радиусом (1,06 … 1,43
o
A ), близким к атомному радиусу иона кислорода (~1,32
o
A ).
РИС. 36 СОСТАВЫ (% МОЛЬ) ФЕРРИТОВ ГЕКСАГОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ
М′′ обозначаются катионы переходных элементов с малым радиусом: Mg
2+
, Mn
2+
, Fe
2+
, Co
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
, Cu
2+
.
Гексаферриты представляют как усложненные шпинели, состоящие из шпинельных (
S) и гексагональных (H) блоков. В
бариевом гексаферрите (элементарная ячейка) BaO
⋅ Fe
12
O
18
(или BaO ⋅ 6Fe
2
O
3
) последовательность блоков описывается как
SHS
*
H
*
, где S
*
и H
*
– блоки S и H, повернутые на 180° вокруг оси С (ось С параллельна направлению [111]).
В структуре гексаферрита 3 типа катионных позиций: тетраэдрические, октаэдрические и гексаэдрические. Тетра- и
окта-позиции расположены в
S (S
*
)-слоях, а гексапозиции – в H (H
*
)-слоях. Тщательный анализ углов Fe
3+
– O – Fe
3+
в S и H-
слоях, проведенный Смитом и Вейном [23] для BaO
⋅ 6Fe
2
O
3
, в котором все катионы трехвалентны, позволил им изобразить
магнитную структуру феррита бария как
+++++
++++
33333
Fe2Fe3FeFe2Fe4 или { (4 – 2) + (1 + 3 – 2) } ⋅ 5µ
В
= = 4 ⋅ 5µ
В
=
20µ
В
, где 5µ
В
– магнитный момент трехвалентного железа.
М
′
′
O
BaFe
2
O
4
М′O
[BaO]
BaO⋅2Fe
2
O
3
[М′
′
Fe
4
O
8
]
[М′Fe
12
O
19
]
100Fe
2
O
3

Страницы