Основы физики и технологии оксидных полупроводников. Брусенцов Ю.А - 31 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Наибольшее применение в технике нашли гексаферриты бария и стронция в качестве постоянных магнитов, а также
активных элементов в резонансных устройствах СВЧ-диапазона. Эти ферриты имеют гексагональную структуру.
Элементарная ячейка содержит две формульные единицы МО
⋅ 6Fe
2
O
3
, т.е. 38 анионов кислорода, 24 катиона Fe
3+
и
2 характеризующих катиона М
2+
.
Для описания кристаллографических структур гексагональных ферритов проводят условное разделение структур по
гексагональной оси на отдельные блоки [24]. В этом случае элементарные ячейки
гексаферритов соединений типа
M, Y и S (рис. 37) можно представить как структуры,
состоящие из трех видов блоков:
S, H и Т. Из различных комбинаций этих блоков и
строятся структуры всех гексаферритов.
Блоки
S имеют кубическую структуру шпинели, блоки Н и Т –
гексагональную.
Блок
S состоит из двух слоев кислорода: всего в него входят
8 ионов О
2-
и 6 ионов Fe
3+
. Блок Н состоит из трех слоев кислорода:
в него входят 11 ионов О
2-
, 6 ионов
Fe
3+
и один ион Ва
2+
. В блок Т входит четыре слоя ионов О
2-
; в нем ионы Ва
2+
замещают некоторые ионы ки- слорода в двух средних слоях.
В структуре гексаферритов ионы О
2-
и Ва
2+
, имеющие примерно одинаковые
размеры, образуют плотнейшую упаковку, а ионы Fe
3+
и М
2+
размещаются в
пустотах: тетраэдрических, октаэдрических и бипирамидальных. Последние
типы пустот обусловлены пятью ионами О
2-
, образующими две треугольные
пирамиды, совмещенные в плоскости оснований. Ион Fe
3+
занимает место в
этой плоскости между тремя ионами кислорода.
В элементарной ячейке
гексаферрита бария ВаО
⋅ 6Fe
2
O
3
(структура типа
М) 18 ионов Fe
3+
расположены в октаэдрических пустотах, 4 –
в тетраэдрических и 2 – в бипирамидальных.
Структуру гексаферрита бария можно построить из блоков
S и Н. Она выглядит
следующим образом –
SHS
*
H
*
, где S
*
и Н
*
– блоки S и Н, повернутые на 180°
вокруг оси С (рис. 37).
Из блоков
S, H и Т, а также S
*
, H
*
и Т
*
можно различными комбинациями получить решетки всех гексагональных
ферритов (табл. 4).
Соединения группы Y
(2ВаО ⋅ 2МО ⋅ 6Fe
2
O
3
) имеют плоскость легкого намагничивания, проходящую перпендикулярно к
гексагональной оси, и получили название феррокспланов. Они являются единственными материалами, у которых
резонансная частота сдвинута настолько далеко, что они обладают значительной начальной проницаемостью в широком
диапазоне частот от 50 до 800 МГц.
В ферроксдюре (группа
М) имеется не плоскость, а ось легкого намагничивания, так как он состоит из блоков Н и S, а в
блоке
Н направление магнитных моментов катионов совпадает с направлением оси С.
Таблица 4
Структуры некоторых гексагональных ферритов
Обозначение Химическая формула Строение элементарной ячейки
М
ВаО ⋅ 6Fe
2
O
3
SHS
*
H
*
W
BaO ⋅ 2MO ⋅ 8Fe
2
O
3
SSHS
*
H
*
Y
2BaO ⋅ 2MO ⋅ 6Fe
2
O
3
RSRSRS
Z
3BaO ⋅ 2MO ⋅ 12Fe
2
O
3
H
*
SR
*
SHS
*
RS
*
V
4BaO ⋅ 2MO ⋅ 18Fe
2
O
3
SHS
*
H
*
S
*
R
X
2BaO ⋅ 2MO ⋅ 14Fe
2
O
3
(
SSHSH)
3
Материалы группы W и Z являются, в основном, одноосными с легкой осью, совпадающей с гексагональной осью.
В настоящее время разработаны методы получения столь сложных комбинаций шпинельных (
S) и гексагональных
блоков (
Н), что длина элементарной ячейки может достигать нескольких тысяч ангстрем, т.е. размера биологических
молекул.
8.7 Ортоферриты
Ферриты, имеющие химическую формулу М
2
О
3
⋅ Fe
2
О
3
, называются ортоферритами, так как они имеют
орторомбическую кристаллическую решетку. Элементарная ячейка состоит из 4 формульных единиц М
FeО
3
в виде
моноклинных ячеек типа перовскита – СаTiO
3
(рис. 38).
Искаженная структура перовскита представляет собой кубическую структуру с расположением ионов железа в узлах
кубической ячейки, ионов кислорода – на гранях куба и ионов редкоземельных элементов (РЗЭ) – в центре этой ячейки.
Искажение кубической структуры связано с нарушением размерных соотношений ионов и особенностями их
электронной конфигурации. При этом кубическая ячейка превращается в моноклинную и выделяется как псевдоячейка
ортоферрита.
Рис. 37 Разбиение элементарной
ячейки гексаферрита ВаFе
12
О
19
на блоки
С-ось
S
Н
S
*
H
*
Ba
2+
О
2–

Страницы