Основы физики и технологии оксидных полупроводников. Брусенцов Ю.А - 32 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Ортоферриты образуются на основе соединений, в которых ионные радиусы металлов находятся в определенном
соотношении. Оно определяется критерием:
(
)
()
[
]
≈−+
о
РЗЭ
о
M
2 rrrr 0,9 … 1,0, где r
о
– радиус иона кислорода; r
М
и r
РЗЭ
–
радиусы ионов Fe и РЗЭ.
Некоторые ортоферриты, например, ортоферрит гадолиния, обладают ферромагнитными свойствами. Осью легкого
намагничивания при комнатной температуре для ортоферритов является ось
С. Эта группа ферритов находит широкое
применение в вычислительной технике.
Рис. 38 Элементарная ячейка минерала перовскита
8.8 Дефекты в ферритах
Ферриты являются фазами переменного состава, поэтому для них характерно наличие всех видов дефектов, которые
наблюдаются в твердых телах. Реальное распределение ионов в кристаллической решетке позволяет объяснить, а иногда и
предсказать многие свойства ферритов.
При спекании ферритов находящийся в них кислород стремится к динамическому равновесию с кислородом атмосферы
спекания. При этом сумма отрицательных и положительных зарядов реагирующих веществ всегда равна нулю.
В случае недостатка парциального давления кислорода, атомы кислорода с поверхностного слоя феррита переходят в
окружающую среду. При этом в поверхностном слое возникают избыточные катионы и анионные вакансии, которые
стремятся равномерно распределиться в феррите и мигрируют из поверхностного слоя вглубь материала.
В результате этого состав ферритов отклоняется от стехиометрического и возникает, так называемое, разупорядочение
структуры.
Основными видами разупорядочения в ферритах являются:
а) точечные дефекты [вакансии, внедренные атомы (ионы), антиструктурные дефекты];
б) протяженные дефекты (дислокации), простирающиеся на многие элементарные ячейки;
в) электронные дефекты, представляющие локальные нарушения распределения зарядов в структуре.
При обозначении точечных дефектов используют символику, предложенную Крегером и Винком [23]. Строчной буквой
обозначают сорт дефектов, а подстрочной – кристаллографическую позицию, в которой расположен данный дефект.
Вакансии представляют собой незанятые узлы кристаллической решетки. Их обычно обозначают символом
V
i
, где i –
сорт атомов (
V
A
– вакансия в А-узле и т.д.). Такие дефекты называют дефектами Шоттки.
Внедренные атомы (ионы) – это атомы (ионы), занимающие в структуре такие положения, которые в упорядоченном
кристалле должны быть свободными. Этот тип дефектов принято обозначать буквами
В
i
,
C
i
.
Антиструктурные дефекты характерны для химических соединений и представляют собой атомы (ионы),
расположенные в местах, предназначенных в решетке для атомов (ионов) другого сорта. Их обозначают
А
В
, В
А
, В
С
, С
В
и т.д.
В химических соединениях число возможных точечных дефектов значительно увеличивается. Даже для бинарного
кристалла А
n
B
m
возможно образование двух видов вакансий – V
A
и V
В
, а также двух видов антиструктурных дефектов А
В
и В
А
.
Точечные структурные дефекты могут привести к локальному нарушению зарядовой электронейтральности в ферритах,
что может явиться причиной электронного разупорядочения. Так, вакансия отрицательного иона (аниона) означает
недостаток отрицательного заряда и является ловушкой для электронов. Следовательно, чтобы сохранить
электронейтральность, такая вакансия должна будет захватить электрон. При этом образуется электронный центр, который
называется
F-центром.
При замещении одного катиона другим, имеющим больший заряд, электрон большую часть времени локализуется не на
анионе, а на катионе, который и является электронным центром. Вакансия же катиона или его замещение катионом с
меньшей валентностью приводит к дефициту положительного заряда и появлению ловушек для положительно заряженных
дырок. Такие дефекты называют
V-центрами.
Представление о центрах, как точечных дефектах, является достаточно условным, поскольку эти центры являются
особыми электронными конфигурациями групп атомов (ионов), захватившими электрон или дырку. Считают, что в качестве
положительно заряженных центров следует рассматривать катионы, занимающие междоузельное положение, а также
несвойственные им узлы кристаллической решетки. Их обозначают
••••
Bii
CBС ,, (точками обозначают эффективный заряд
иона).
В качестве отрицательно заряженных центров рассматривают вакансии анионов. Их обозначают
CB
VV
′
′
′
,
(штрихами
обозначают число электронов, необходимых для полного заполнения "оболочки" вакансиями). Однако, в большинстве
случаев в ферритах дефекты встречаются в виде парных дефектов.
В бинарных и более сложных кристаллах можно выделить шесть видов разупорядочения: из которых 3 –
симметричных, а 3 – асимметричных.
К симметричным дефектам относятся:
1
Разупорядочение по Шоттки (совокупность вакансий анионов и катионов – V
A
+ V
K
;

Страницы