ФЕРРИТЫ

(от лат. ferrum — железо), в прямом смысле — хим. соединения окиси железа Fe2O3 с окислами др. металлов; в более широком понимании — сложные окислы, содержащие железо и др. элементы. Большинство Ф. являются ферримагнетиками и сочетают ферромагнитные и полупроводниковые или диэлектрич. свойства, благодаря чему они получили широкое применение как магнитные материалы в радиотехнике, радиоэлектронике, вычислит. технике.

Рис. 1. Крист. структура ферритов-шпинелей: а — схематич. изображение элементарной ячейки шпинельной структуры (её удобно делить на 8 равных частей — октантов); б — расположение ионов в смежных октантах ячейки: белые кружки — ионы О2- образующие остов, чёрные — ионы металла в октаэдрич. и тетраэдрич. промежутках; в — ион металла в тетраэдрич. промежутке; г — ион металла в октаэдрич. промежутке.

В состав Ф. входят анионы кислорода О2-, образующие остов их кристаллич. решётки; в промежутках между ионами кислорода располагаются катионы Fe3+ , имеющие меньший радиус, чем анионы O2-, и катионы Меk+ металлов, к-рые могут иметь разл. ионные радиусы и разные валентности k. В результате косвенного обменного взаимодействия катионов Fe3+ и Меk+ в Ф. возникает ферримагнитное упорядочение с высокими значениями намагниченности и точек Кюри. Различают Ф.-шпинели, Ф.-гранаты, ортоферриты и гексаферриты. Ферриты-шпинели имеют структуру минерала шпинели с общей ф-лой MeOFe2O3, где Me— Ni2+ , Co2+ ,Fe2+ , Mn2+, Mg2+ , Li1+, Cu2+ . Элементарная ячейка Ф.-шпинели представляет собой куб, образуемый 8 молекулами MeOFe2O3 и состоящий из 32 анионов O2-, между к-рыми имеются 64 тетраэдрич. (А) и 32 октаэдрич. (В) позиции, частично заселённые катионами Fe3+ и Ме2+ (рис. 1). В зависимости от того, какие ионы и в каком порядке занимают позиции А и В, различают нормальные шпинели и обращённые шпинели. В обращённых шпинелях половина ионов Fe3+ находится в тетраэдрич. позициях, а в октаэдрич. позициях — 2-я половина ионов Fe3+ и ионы Ме2+ . При этом намагниченность (магн. момент) MA октаэдрич. подрешётки больше тетраэдрической МB, что приводит к возникновению ферримагнетизма.

Ферриты-гранаты элементов R3+ (Sm3+, Eu3+ , Gd3+ , Tb3+ Dy3+, Ho3+ , Er3+ , Tm3+, Yb3+, Lu3+ и Y3+ ) имеют кубич. структуру граната с общей ф-лой R3Fe5Ol2. Элементарная ячейка Ф.-гранатов содержит 8 молекул R3Fe5Ol2; в неё входят 96 ионов О2-, 24 иона R3+ и 40 ионов Fe3+ . В Ф.-гранатах имеется три типа позиций, в к-рых размещаются катионы: большая часть ионов Fe3+ занимает тетраэдрические (d), меньшая часть ионов Fe3+ — октаэдрические (а) и ионы R3+ — додекаэдрич. позиции (с). Соотношение величин и направлений намагниченностей катионов, занимающих позиции d, а, с, показано на рис. 2 .

Рис. 2. Схематич. изображение величин и направлений векторов намагниченности катионов, образующих магн. подрешётки d, а и с в ферритах-гранатах.

Ортоферритами наз. группу Ф. с орторомбической крист. структурой. Их образуют редкоземельные элементы по общей ф-ле RFeO3. Ортоферриты имеют структуру минерала перовскита. При не очень низких темп-рах в ортоферритах упорядочиваются только магн. моменты ионов железа. Ортоферриты явл. антиферромагнетиками и обладают слабым ферромагнетизмом. Только при очень низких темп-рах (порядка неск. К и ниже) в ортоферритах упорядочиваются магн. моменты редкоземельных ионов, и они становятся ферримагнетиками.

Ферриты гексагональной структуры (гексаферриты) представляют собой сложные окисные соединения, напр. PbFe12O19, Ba2Zn2Fe12O22 и др. Ячейка гексаферритов построена ив шпинельных блоков, разделённых блоками гексагональной структуры, содержащей ионы Pb2+, Ва2+ или Sr2+ .

Нек-рые гексаферриты обладают высокой коэрцитивной силой и применяются для изготовления пост. магнитов. Большинство Ф. со структурой шпинели, феррит-гранат иттрия и нек-рые гексаферриты используются как магнитно-мягкие материалы. Синтез поликрист. Ф. осуществляется по технологии изготовления керамики. Из смеси исходных окислов прессуют изделия нужной формы, к-рые подвергают затем спеканию при темп-рах от 900 до 1500°С на воздухе или в спец. газовых средах. Монокрист. Ф. выращиваются методами Чохральского, Вернейля и др. (см. МОНОКРИСТАЛЛ, КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ). Ф. нашли широкое применение в радиотехнике — ферритовые антенны, сердечники радиочастотных контуров; в СВЧ-технике — вентили и циркуляторы, использующие принцип невзаимного распространения эл.-магн. волны в волноводе, заполненном ферродиэлектриком; в вычислительной технике — элементы оперативной памяти; в магнитофонах и видеомагнитофонах — покрытие плёнок и дисков. Ф. применяют также для изготовления небольших постоянных магнитов.