Основы физики и технологии оксидных полупроводников. Брусенцов Ю.А - 33 стр.

UptoLike

2 Междоузельное разупорядочение, т.е. дефекты внедрения A
i
+ K
i
;
3
Антиструктурное разупорядочениеС
В
+ В
С
, происходящее вследствие локализации катионов одного сорта в
позициях, характерных для катионов другого сорта.
Асимметричными дефектами являются:
1
Дефекты по Френкелю (совокупность вакансий и междоузельных атомов V
A
+ A
i
;
2
Вакансии и атомы (ионы), занимающие чужие узлы V
С
+ С
В
или V
B
+ В
С
, когда вакансия иона С, а также связанный
с ней ион
С в позиции В-иона или наоборот;
3
Междоузельные ионы одного вида, а также ионы другого вида, занимающие чужие узлы C
i
+ В
С
или В
i
+ С
В
.
В реальных структурах ферритов, содержащих разновалентные ионы, число видов разупорядочения может быть
значительно больше. Основной причиной, приводящей к нестехиометрии ферритов, является изменение химического
состава.
Кроме этого существуют еще несколько причин, приводящих к нестехиометрии. Эторазличие в летучести
компонентов, входящих в состав ферритов; различие в энергиях образования простых веществ из входящих в состав
ферритов компонентов; различия электронных конфигураций катионов; введение элементов с валентностью, отличающейся
от валентности основных ионов, и др.
Взаимодействие точечных дефектов приводит, как правило, к локальным искажениям кристаллической решетки. Однако
упорядочение дефектов может привести к образованию сверхструктуры или структуры сдвига. Образование
сверхструктуры происходит путем ассимиляции вакансий или внедренных атомов (ионов). Одинаковые по заряду
дефекты, стремящиеся занять наиболее удаленные друг от друга позиции, по мере увеличения их концентрации под
действием отталкивающих сил размещаются в вполне определенных кристаллографических узлах.
Полное упорядочение вакансий или внедренных атомов (ионов) при определенной их концентрации приводит к
образованию сверхструктуры (структуры сдвига).
В результате взаимодействия упорядоченных дефектов они становятся менее подвижными, чем неупорядоченные.
Упорядочение дефектов может происходить путем перегруппировки координационных полиэдров. При этом уменьшается
отношение кислород-металл внутри некоторых плоскостей кристаллов ферритов, рассматриваемых как плоскости
кристаллографического сдвига. Эти плоскости становятся поверхностями соприкосновения двух блоков кристалла,
имеющих неизменную идеальную структуру.
Общей особенностью структур, возникающих при упорядочении дефектов, является то, что каждый занятый узел таких
структур слабо смещен относительно узла основной структуры, имеющей меньший размер элементарной ячейки и более
высокую симметрию.
Основным типом упорядочения, отвечающим за формирование кооперативных магнитных и электрических свойств
ферритов является упорядочение катионов, находящихся в различных валентных и спиновых состояниях.
Однако следует отметить, что единой модели, описывающей взаимодействие точечных дефектов, образование
сверхструктур, упорядочение и аннигиляцию дефектов в настоящее время не существует.
8.9 Свойства и применение ферритов
Основными контролируемыми параметрами ферритов являются: начальная и максимальная магнитные проницаемости,
намагниченность насыщения и остаточная индукция, коэрцитивная сила и петля гистерезиса. По магнитным свойствам и
области применения ферриты можно разделить на следующие группы:
¾ магнитно-мягкие;
¾ магнитно-твердые;
¾ ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ);
¾ ферриты для СВЧ-техники.
Феррошпинели, феррогранаты и ферриты со структурой перовскита являются магнитно-мягкими материалами, а
гексоферритымагнитно-твердыми.
Ферриты, являясь полупроводниками, имеют удельное электрическое сопротивление в миллионы и более раз
превосходящее сопротивление ферромагнетиков на основе металлов. В связи с этим в ферритах практически не возникают
вихревые токи при работе в переменных магнитных полях. Поэтому ферриты могут работать в диапазоне частот до сотен
мегагерц и в этом отношении превосходят металлические материалы, которые используются в полях до десятков килогерц.
В настоящее время простые ферриты применяются очень редко, а в основном используются смешанные ферриты.
Особенно широко применяются магнитно-мягкие, магнитно-твердые ферриты, ферриты с прямоугольной петлей
гистерезиса, ферриты для устройств СВЧ, ферриты с большой константой магнитострикции.
Из магнитно-мягких ферритов изготавливают сердечники различных трансформаторов, катушек индуктивности,
фильтров, контуров, магнитных антенн, статоров и роторов, деталей отклоняющих систем
и т.д., т.е. они применяются в высокочастотной и импульсной технике. В постоянных полях и полях промышленной
частоты магнитно-мягкие ферриты не нашли применения.
Наибольшее распространение получили марганец-цинковые
ZnO
(Fe, Mn)
2
O
3
и никель-цинковые ZnO (Fe, Ni)
2
O
3
ферриты.
Марганец-цинковые ферриты выпускаются с начальной магнитной проницаемостью µ
н
от 700 до 6000 (марки 700НМ
6000НМ). Электросопротивление этих ферритов изменяется от 0,1 Ом
м (для 6000НМ)
до 20,0 Ом
м (для 700НМ). Марганец-цинковые ферриты 6000НМ … 1000НМ находят применение в изделиях, работающих
при частотах до нескольких сотен килогерц как в слабых, так и в сильных магнитных полях. Однако стабильные
электрические свойства ферритов этой системы получить очень трудно.