Гиротропные среды в технике СВЧ. Малков Н.А. - 7 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Ферриты-шпинели имеет химическую формулу
3
3
2
2
OOFeMe
++
+ , где
+2
Me – катион двухвалентного
металла. Это название происходит от природного минерала шпинель, аналогичного по типу кристалли-
ческой решетки. В кристаллах типа шпинели анионы кислорода образует кубическую решетку. Внутри
этой решетки существует два вида положений, которые могут занимать катионы металлов: либо в цен-
трах тетраэдров, либо в центрах октаэдров, вершины которых соответствуют узлам кислородной решет-
ки (рис. 1.3). Положения первого вида называется тетраэдрическими узлами (см. рис. 1.3, а), положения
второго – октаэдрическими узлами (см. рис. 1.3, б).
Элементарная кристаллическая ячейка шпинели содержит 8 формульных единиц и включает в себя
32 аниона
−2
O , 16 катионов
+3
Fe и 8 катионов
+2
Me . В ферритах-шпинелях ионы
+3
Fe занимают в каж-
дой ячейке 8 тетраэдрических и 8 октаэдрических узлов, а ионы
+2
Me – 8 октаэдрических узлов. Между
ионами, находящимися в тетраэдрических и октаэдрических узлах имеет место сильное косвенное об-
менное взаимодействие, осуществляемое через общий для этих структурных элементов ион
−2
O . В ре-
зультате магнитные моменты ионов
+3
Fe и
+2
Me ориентируется антипараллельно, образуя две магнит-
ные подрешетки: "А" – ионы в тетраэдрических уздах и "В" – ионы в октаэдрических уздах. Намагни-
ченность насыщения такого феррита
baS
MMM
−
= и определяется магнитным моментом и концентраци-
ей катионов
+2
Me , так как магнитные моменты катионов
+3
Fe , одинаковое число которых входит в под-
решетки "А" и "В", взаимно компенсируют друг друга. Намагниченность насыщения и температуру Нееля
ферритов-шпинелей можно в достаточно широких пределах изменять путем замещения в процессе синте-
за части магнитных ионов на ионы других металлов. Наибольшее распространение получили ферриты-
шпинели
32
OMgOFe и
32
ONiOFe , а также твердые растворы на их основе.
Ферриты со структурой граната изоморфны природным гранатам (пиропы, андрадиты и др.). Их
химическая формула имеет вид
(
)
3
4
333
OFeFeMe
+++
, где
+3
Me – трехвалентный ион иттрия или ион группы
редкоземельных элементов. Элементарная кристаллическая ячейка граната имеет форму куба и содер-
жит 8 формульных единиц. В ней можно выделить в качестве основных структурных элементов 24 тет-
раэдра,
16 октаэдров и 24 додекаэдра (двенадцатигранника), вершинам которых соответствуют центры ионов
−2
O . Пространственное положение этих элементов таково, что их вершины совпадают, т.е. один и тот
же ион
−2
O входит одновременно в каждый из них. В центре каждого структурного элемента (узле) рас-
положены катионы металлов, причем ионы
+3
Fe занимают тетраэдрические и октаэдрические узлы (по-
ложения "А" и "В" соответственно), а ионы
+3
Me – додекаэдрические (положение "С").
Косвенное обменное взаимодействие между ионами металлов осуществляется через ионы кислоро-
да, общие для соответствующих структурных элементов. Наиболее сильным является взаимодействие
между ионами
+3
Fe , находящимися в положениях "А" и "В", за счет чего возникает упорядоченная маг-
нитная структура с антипараллельной ориентацией магнитных моментов.
В иттриевом феррите-гранате (ИЖГ) ионами
+3
Me являются немагнитные ионы
+3
Y . Поэтому на-
магниченность насыщения этого материала определяется разностью
baS
MMM −
=
, а магнитный момент
элементарной ячейки равен восьми нескомпенсированным магнитным моментам ионов
+3
Fe , занимаю-
щих положения "А".
При частичном или полном замещении ионов
+3
Y на ионы других металлов группы редких земель,
обладающие магнитным моментом, в феррите-гранате образуется третья магнитная подрешетка с на-
магниченностью
c
M
r
. Величина
c
M зависит от концентрации и типа замещающих ионов, а направление
c
M
r
противоположно
b
M
r
вследствие преобладающего влияния косвенного обменного взаимодействия
между этими ионами и ионами
+3
Fe , находящимися в положениях "В". Намагниченность насыщения в
этом случае определяется выражением
cbaS
MMMM
+
−
=
. Примером феррита-граната с тремя магнит-
+3
Fe
а)
++ 33
Me,Fe
Рис.
б)

Страницы