Ферриты, химические соединения окиси железа Fe 2O 3 с окислами других металлов. У многих Ферриты сочетаются высокая намагниченность и полупроводниковые или диэлектрические свойства, благодаря чему они получили широкое применение как магнитные материалы в радиотехнике, радиоэлектронике, вычислительной технике.
В состав Ферриты входят анионы кислорода O 2-, образующие остов их кристаллической решётки; в промежутках между ионами кислорода располагаются катионы Fe 3+, имеющие меньший радиус, чем анионы O 2-, и катионы Mek+ металлов, которые могут иметь радиусы различной величины и разные валентности k. Существующее между катионами и анионами кулоновское (электростатическое) взаимодействие приводит к формированию определённой кристаллической решётки и к определённому расположению в ней катионов. В результате упорядоченного расположения катионов Fe 3+ и Mek+ Ферриты обладают ферримагнетизмом и для них характерны достаточно высокие значения намагниченности и точек Кюри. Различают Ферриты-шпинели, Ферриты-гранаты, ортоферриты и гекса ферриты.
Ферриты-шпинел и имеют структуру минерала шпинели с общей формулой MeFe2O 4, где Me – Ni 2+, Co 2+, Fe 2+, Mn 2+, Mg 2+, Li 1+, Cu 2+. Элементарная ячейка Ферриты-шпинели представляет собой куб, образуемый 8 молекулами MeOFe2O 3 и состоящий из 32 анионов O 2-, между которыми имеется 64 тетраэдрических (А) и 32 октаэдрических (В)промежутков, частично заселённых катионами Fe 3+ и Me2+ (рис. 1). В зависимости от того, какие ионы и в каком порядке занимают промежутки А и В, различают прямые шпинели (немагнитные) и обращенные шпинели (ферримагнитные). В обращенных шпинелях половина ионов Fe 3+ находится в тетраэдрических промежутках, а в октаэдрических промежутках – 2-я половина ионов Fe 3+ и ионы Me2+. При этом намагниченность MA октаэдрической подрешётки больше тетраэдрической MB , что приводит к возникновению ферримагнетизма.
Ферриты-гранаты редкоземельных элементов R3+ (Gd 3+, Tb 3+, Dy 3+, Ho 3+, Er 3+, Sm 3+, Eu 3+) и иттрия Y 3+ имеют кубическую структуру граната с общей формулой R3Fe 5O 12. Элементарная ячейка Ферриты-гранатов содержит 8 молекул R3Fe 5O 12; в неё входит 96 ионов O 2-, 24 иона R3+ и 40 ионов Fe 3+. В Ферриты-гранатах имеется три типа промежутков, в которых размещаются катионы: большая часть ионов Fe 3+ занимает тетраэдрические (d), меньшая часть ионов Fe 3+ – октаэдрические (я) и ионы R3+ – додекаэдрические места (с). Соотношение величин и направлений намагниченностей катионов, занимающих промежутки d, а, с, показано на рис. 2.
Ортоферритами называют группу Ферриты с орторомбической кристаллической структурой. Их образуют редкоземельные элементы или иттрий по общей формуле RFeO3-. Ортоферриты изоморфны минералу перовскиту (см. Изоморфизм ). По сравнению с Ферриты-гранатами они имеют небольшую намагниченность, т.к. обладают неколлинеарным антиферромагнетизмом (слабым ферромагнетизмом ) и только при очень низких температурах (порядка нескольких К и ниже) – ферримагнетизмом.
Ферриты гексагональной структуры (гексаферриты) имеют общую формулу MeO (Fe 2O 3), где Me – ионы Ba, Sr или Pb. Элементарная ячейка кристаллической решётки гексаферритов состоит из 38 анионов O 2-, 24 катионов Fe 3+ и 2 катионов Me2+ (Ba 2+, Sr 2+ или Pb 2+). Ячейка построена из двух шпинельных блоков, разделённых между собой ионами Pb 2+ (Ba 2+ или Sr 2+), O 2- и Fe 3+. Если окиси железа и бария спекать совместно с соответствующими количествами следующих металлов: Mn, Cr, Со, Ni, Zn, то можно получить ряд новых оксидных ферримагнетиков.
Некоторые гексаферриты обладают высокой коэрцитивной силой и применяются для изготовления постоянных магнитов. Большинство Ферриты со структурой шпинели, феррит-гранат иттрия и некоторые гексаферриты используются как магнитно-мягкие материалы .
При введении примесей и создании нестехеометричности состава (переменности состава как по катионам, так и по кислороду) электрическое сопротивление Ферриты изменяется в широких пределах. Ферриты в полупроводниковой технике не применяются из-за низкой подвижности носителей тока. Синтез поликристаллических Ферриты осуществляется по технологии изготовления керамики . Из смеси исходных окислов прессуют изделия нужной формы, которые подвергают затем спеканию при температурах от 900 °С до 1500 °С на воздухе или в специальных газовых средах.
Монокристаллические Ферриты 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 Х. Ферриты, пер. с англ., М., 1962; Гуревич А. Г., Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках, М., 1973.
К. П. Белов.