Ферити

Ферити, хімічні сполуки окислу заліза Fe ₂ O ₃ з оксидами інших металів. В багатьох Ф. поєднуються висока намагніченість і напівпровідникові або діелектричні властивості, завдяки чому вони отримали широке вживання як магнітні матеріали в радіотехніці, радіоелектроніці, обчислювальній техніці.

  До складу Ф. входять аніони кисню O ^2- , створюючі остов їх кристалічної решітки; у проміжках між іонами кисню розташовуються катіони Fe ³⁺ , що мають менший радіус, чим аніони O ^2- , і катіони Me ^k+ металів, які можуть мати радіуси різної величини і різні валентності . що Існує між катіонами і аніонами кулонівська (електростатичне) взаємодія приводить до формування певної кристалічної решітки і до певного розташування в ній катіонів. В результаті впорядкованого розташування катіонів Fe ³⁺ і Me ^k+ Ф. володіють феримагнетизмом і для них характерні досить високі значення намагніченості і точок Кюрі. Розрізняють Ф.-шпинели, Ф.-гранаты, ортоферріти і гекса ферити.

  Ферріти-шпінел і мають структуру мінералу шпінелі з загальною формулою Mefe ₂ O ₄ , де Me – Ni ²⁺ , Co ²⁺ , Fe ²⁺ , Mn ²⁺ , Mg ²⁺ , Li ¹⁺ , Cu ²⁺ . Елементарне вічко Ф.-шпинели є кубом, що утворюється 8 молекулами Meofe ₂ O ₃ і що складається з 32 аніонів O ^2- , між якими є 64 тетраедрах ( А ) і 32 октаедричних ( В ) проміжків, частково заселених катіонами Fe ³⁺ і Me ²⁺ ( мал. 1 ). Залежно від того, які іони і в якому порядку займають проміжки А і В, розрізняють прямі шпінелі (немагнітні) і обернені шпінелі (феррімагнітниє). У обернених шпінелях половина іонів Fe ³⁺ знаходиться в проміжках тетраедрів, а в октаедричних проміжках – 2-я половина іонів Fe ³⁺ і іони Me ²⁺ . При цьому намагніченість M _A октаедричної підгратки більше тетраедром M _B , що приводить до виникнення феримагнетизму.

  ферити-гранати рідкоземельних елементів R ³⁺ (Gd ³⁺ , Tb ³⁺ , Dy ³⁺ , Ho ³⁺ , Er ³⁺ , Sm ³⁺ , Eu ³⁺ ) і ітрію Y ³⁺ мають кубічну структуру граната із загальною формулою R ₃ Fe ₅ O ₁₂ . Елементарне вічко Ф.-гранатов містить 8 молекул R ₃ Fe ₅ O ₁₂ ; у неї входить 96 іонів O ^2- , 24 іони R ³⁺ і 40 іонів Fe ³⁺ . У Ф.-гранатах є три типи проміжків, в яких розміщуються катіони: велика частина іонів Fe ³⁺ займає тетраедри ( d ) , менша частина іонів Fe ³⁺ – октаедричні (я) і іони R ³⁺ – додекаедричні місця (с). Співвідношення величин і напрямів намагніченностей катіонів, що займають проміжки d, а, з, показане на мал. 2.

  Ортоферрітамі називають групу Ф. з орторомбічною кристалічною структурою. Їх утворюють рідкоземельні елементи або ітрій по загальній формулі Rfeo ₃ -. Ортоферріти ізоморфни мінералу перовськиту (див. Ізоморфізм ) . В порівнянні з Ф.-гранатами вони мають невелику намагніченість, т.к. обладают неколінеарним антиферомагнетизмом ( слабким феромагнетизмом ) і лише при дуже низьких температурах (порядка декілька До і нижче) – феримагнетизмом.

  Ферити гексагональної структури (гексаферріти) мають загальну формулу MEO (Fe ₂ O ₃ ), де Me – іони Ba, Sr або Pb. Елементарне вічко кристалічної решітки гексаферрітов складається з 38 аніонів O ^2- , 24 катіонів Fe ³⁺ і 2 катіонів Me ²⁺ (Ba ²⁺ , Sr ²⁺ або Pb ²⁺ ). Вічко побудоване з двох шпінельних блоків, розділених між собою іонами Pb ²⁺ (Ba ²⁺ або Sr ²⁺ ), O ^2- і Fe ³⁺ . Якщо окисли заліза і барії спекать спільно з відповідними кількостями наступних металів: Mn, Cr, З, Ni, Zn, то можна отримати ряд нових оксидних феримагнетиків.

  Деякі гексаферріти володіють високими коерцитівной силою і застосовуються для виготовлення постійних магнітів. Більшість Ф. із структурою шпінелі, ферит-гранат ітрію і деякі гексаферріти використовуються як магнітно-м'які матеріали .

  При введенні домішок і створенні нестехеометрічності складу (змінності складу як по катіонах, так і по кисню) електричний опір Ф. змінюється в широких межах. Ф. у напівпровідниковій техніці не застосовуються із-за низької рухливості носіїв струму. Синтез полікристалічних Ф. здійснюється за технологією виготовлення кераміки . З суміші вихідних оксидів пресують вироби потрібної форми, які піддають потім спіканню при температурах від 900 °С до 1500 °С на повітрі або в спеціальних газових середовищах.

  Монокристалічні Ф. вирощуються методами Чохральського, Вернейля і ін. (див. Монокристал ) .

  Літ.: Рабкин Л. І., Соськин С. А., Епштейн Би. Ш., Ферити. Будова, властивості, технологія виробництва, Л., 1968; Сміт Я., Вейн Х. Ферити пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1962; Гуревіч А. Р., Магнітний резонанс у феритах і антиферомагнетиках, М., 1973.

  До. П. Белов.

Мал. 2. Схематичне зображення величин і напрямів векторів намагніченості катіонів, створюючих магнітні підгратки d, а і з у феритах-гранатах.

Мал. 1. Кристалічна структура феррітов-шпінелей: а — схематичне зображення елементарного вічка шпінельной структури (її зручно ділити на 8 рівних частин — октантів); би — розташування іонів в суміжних октантах вічка (заштрихованому і білому) білі кухлі — іони О ^2- , чорні, — іони металу в октаедричних і тетраедрах проміжках; у — іон металу в проміжку тетраедра; г — іон металу в октаедричному проміжку.