ФЕРРИТЫ

ФЕРРИТЫ химич. соединения
окиси железа Feмногих Ф. сочетаются высокая намагниченность и полупроводниковые или диэлектрич.
свойства, благодаря чему они получили широкое применение как магнитные
материалы в радиотехнике, радиоэлектронике, вычислит. технике. В состав
Ф. входят анионы кислорода О^2-, образующие остов их кристаллич.
решётки; в промежутках между ионами кислорода располагаются катионы
Fe³⁺,
имеющие меньший радиус, чем анионы О^2-, и катионы Me^к+1
металлов, к-рые могут иметь радиусы различной величины и разные валентности
k. Существующее между катионами и анионами кулонов-ское (электростатическое)
взаимодействие приводит к формированию определённой кристаллич. решётки
и к определённому расположению в ней катионов. В результате упорядоченного
расположения катионов Fe³+ и Me^k+ Ф. обладают ферримагнетизмом
и для них характерны достаточно высокие значения намагниченности и
точек Кюри. Различают Ф.-шпинели, Ф.-гранаты, ортоферриты и гексаферриты.

Ферриты-шпинели имеют структуру
минерала шпинели с общей формулой MeFeгде Me - Ni²⁺, Со²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺,
Mg²⁺, Li¹⁺, Cu²⁺. Элементарная ячейка
Ф.-шпинели представляет собой куб, образуемый 8 молекулами MeOFeи состоящий из 32 анионов О^2-, между к-рыми имеется 64 тетра-эдрических
(А)
и 32 октаэдрических (В) промежутков, частично заселённых катионами
Fe³⁺ и Me²⁺ (рис. 1). В зависимости от того, какие
ионы и в каком порядке занимают промежутки А и В, различают прямые шпинели
(немагнитные) и обращённые шпинели (ферримагнитные). В обращённых шпинелях
половина ионов Fe³⁺ находится в тетраэдрич. промежутках, а в
окта-эдрич. промежутках - 2-я половина ионов Fe³⁺ и ионы Ме²⁺.
При этом намагниченность Мл октаэдрич. подрешётки больше тетраэдрической
Мчто приводит к возникновению ферримагнетизма.

Ферриты-гранаты редкоземельных
элементов R³+ (Gd³⁺,Tb³⁺,Dy³⁺,
Но³⁺, Er³⁺, Sm³⁺, Eu³⁺) и иттрия
Y³⁺ имеют кубич. структуру граната с общей формулой RЭлементарная ячейка Ф.-гранатов содержит 8 молекул Rв неё входит 96 ионов О^2- , 24 иона R³⁺ и 40 ионов
Fe³⁺. В Ф.-гранатах имеется три типа промежутков, в к-рых размещаются
катионы: большая часть ионов Fe³⁺ занимает тетраэдриче-ские
(d),
меньшая часть ионов Fe³⁺ - октаэдрические (а)
и ионы
R³⁺ - додека-эдрич. места (с). Соотношение величин и
направлений намагниченностей катионов, занимающих промежутки
d, а, с,
показано на рис. 2.

Схема простейшей ферриттранзисторной
ячейки: ФС - ферритовый сердечник; Т - транзистор; wзаписи; w - обмотка считывания; wобмотка; ЕЕп - напряжение
питания; Rсопротивление в цепи коллектора; R-
нагрузка.

Рис. 1. Кристаллическая структура
ферритов-шпинелей: а - схематическое изображение элементарной ячейки
шпинельной структуры (её удобно делить на 8 равных частей - октантов);
б
- расположение ионов в смежных октантах ячейки (заштрихованном и белом),
белые кружки - ионы О^2-, чёрные - ионы металла в октаэдрических
и тет-раэдрических промежутках; в - ион металла в тетраэдрическом
промежутке; г - нон металла в октаэдрическом промежутке.

Рис. 2. Схематическое изображение
величин и направлений векторов намагниченности катионов, образующих магнитные
подрешёткя d, а и с в ферритах-гранатах.

Ортоферритами наз. группу
Ф. с орторомбической кристаллич. структурой. Их образуют редкоземельные
элементы или иттрий по общей формуле RFeOминералу перовскиту (см. Изоморфизм). По сравнению с Ф.-гранатами
они имеют небольшую намагниченность, т. к. обладают неколлинеарным антиферромагнетизмом
(слабым
ферромагнетизмом) и только при очень низких темп-pax (порядка неск.
К и ниже) - ферримагнетизмом.

Ферриты гексагональной структуры
(гексаферриты) имеют общую формулу MeO(FeMe - ионы Ва, Sr или Рb. Элементарная ячейка кристаллич. решётки гексаферритов
состоит из 38 анионов О^2-, 24 катионов Fe³⁺ и 2 катионов
Ме²⁺ (Ва²⁺, Sr²⁺ или Рb²⁺).
Ячейка построена из двух шпинельных блоков, разделённых между собой ионами
Рb²⁺ (Ва²⁺ или Sr²⁺), О^2- и
Fe³⁺. Если окиси железа и бария спекать совместно с соответствующими
количествами следующих металлов: Mn, Cr, Co, Ni, Zn, то можно получить
ряд новых оксидных ферримагнетиков.

Нек-рые гексаферриты обладают
высокой коэрцитивной силой и применяются для изготовления постоянных
магнитов. Большинство Ф. со структурой шпинели, феррит-гранат иттрия и
нек-рые гексаферриты используются как магнитно-мягкие материалы.

При введении примесей и создании
не-стехеометричности состава (переменности состава как по катионам, так
и по кислороду) электрич. сопротивление Ф. изменяется в широких пределах.
Ф. в полупроводниковой технике не применяются из-за низкой подвижности
носителей тока. Синтез поликристаллич. Ф. осуществляется по технологии
изготовления керамики. Из смеси исходных окислов прессуют изделия
нужной формы, к-рые подвергают затем спеканию при темп-рах от 900 °С до
1500 ⁰С на воздухе или в спец. газовых средах.

Монокристаллич. Ф. выращиваются
методами Чохральского, Вернейля и др. (см. Монокристалл).

Лит.: Рабкин Л. И.,
Соскин С. А., Эпштейн Б. Ш., Ферриты. Строение, свойства, технология производства,
Л., 1968; Смит Я., Вейн X., Ферриты, пер. с англ., М., 1962; Гуревич А.
Г., Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках, М., 1973. К.
П. Белов.