mnzn鐵氧體關(guān)鍵磁參數(shù)及工藝

1、第一章第一章MnZn鐵氧體的鐵氧體的關(guān)鍵磁參數(shù)關(guān)鍵磁參數(shù)1.1引言引言鐵氧體磁性即亞鐵磁性，來源于被氧離子所分隔的磁性金屬離子間的超交換相互作用，它使處于不同晶格位置上的金屬離子磁矩反向排列。當(dāng)相反排列的磁矩不相等時，則表現(xiàn)出強(qiáng)磁性。很明顯，鐵氧體的基本特性與應(yīng)用特性都與晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵及離子分布密切相關(guān)。本章由MnZn鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)研究入手，探討分析MnZn鐵氧體有關(guān)的基礎(chǔ)理論，對本文所涉及的基本電磁參數(shù)如起始磁導(dǎo)率i、損耗PL、飽

2、和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs、居里溫度Tc等進(jìn)行了分析，為本文的研究提供理論依據(jù)。1.2MnZn鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)及磁性來源鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)及磁性來源1.2.1MnZn鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)凡是晶體結(jié)構(gòu)和天然礦石—鎂鋁尖晶石（MgAl2O4）的結(jié)構(gòu)相似的鐵氧體，稱為尖晶石型鐵氧體。我們研究的MnZn鐵氧體就屬于尖晶石型鐵氧體。尖晶石型鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)屬于立方晶系，其化學(xué)分子式可以MeFe2O4（或AB2O4）表示。其中，Me為金屬離子Mg2

3、、Mn2、Ni2、Zn2、Fe2、Li1等；而Fe為三價離子，也可以被其他三價金屬離子Al3、Cr3或Fe2、Ti4所代替?？傊?，只要幾個金屬離子的化學(xué)價總數(shù)為8價，能與四個氧離子化學(xué)價平衡即可，但也要注意離子的大小及其他一些問題。尖晶石型結(jié)構(gòu)的一個晶胞共有56個氧離子，相當(dāng)于8MeFe2O4，其中有24個金屬離子，32個氧離子。由于晶胞中的離子很多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不易全部畫出。圖11表示了部分金屬離子在晶胞中的分布。每個晶胞實(shí)際上可以分

4、為8個小立方，這8個小立方體又分為兩類，每種各有4個；每兩個共邊的小立方體是同類的，每兩個共面的小立方體分屬于不同類型的結(jié)構(gòu)。在每個不同類型的小立方體內(nèi)都有4個氧離子。在8個小立方體中，氧離子都位于體對角線中點(diǎn)至頂點(diǎn)的中心。由于氧離子比較大，金屬離子比較小，而以在理想的最緊密堆積情況下，A位置與B位置具有一定大小，rA≈0.03nm，rB≈0.055nm。進(jìn)入A、B位置的金屬離子半徑一般在0.06～0.1nm之間，因此實(shí)際的晶體尺寸要膨

5、脹一些，根據(jù)圖13幾何關(guān)系可得A位置與B位置上可容納的金屬離子的半徑分別為：式中ro為氧離子半徑，ro≈0.132nm；a為晶格常數(shù)，理想情況下的晶格常數(shù)a≈0.75nm；u為氧離子參數(shù)，理想的面心立方中u＝38＝0.375。在錳鋅鐵氧體中，由于金屬陽離子的半徑總是大于rA或rB，故當(dāng)A位置或B位置被陽離子占據(jù)時，四面體體積將略微膨脹，但是仍然保持正四面體對稱。八面體的體積將相應(yīng)縮小，不再保持八面體的對稱，使得氧離子參數(shù)u稍大于38，錳

6、鐵氧體MnFe2O4和鋅鐵氧體ZnFe2O4的氧離子參數(shù)u均為0.385，MnFe2O4和ZnFe2O4的晶格常數(shù)分別為0.85nm，0.842nm。1.2.2MnZn鐵氧體中的金屬離子分布鐵氧體中的金屬離子分布在尖晶石鐵氧體中，填充A位置的金屬離子構(gòu)成的晶格稱為A次晶格；同理，填充B位置的金屬離子構(gòu)成的晶格稱為B次晶格。一般來說，每種金屬離子都有可能占據(jù)A位置或B位置，其離子分布式可寫為：(Mex2Fe1X3)[Me1x2Fe1x3]

7、O4上式中以（）表示A位，以[]表示B位，腳標(biāo)x表示Me2離子占A位的分?jǐn)?shù)。①當(dāng)x＝1時，表示所有A位都被Me2離子占據(jù)，而B位置都被Fe3占據(jù)，這種分布和尖晶石結(jié)構(gòu)相同，稱為正型尖晶石結(jié)構(gòu)的鐵氧體；②當(dāng)x＝0時，表示所有A位都被Fe3離子占據(jù)，而B位置分別被Fe3和Me2各占據(jù)一半，這種分布正好和尖晶石結(jié)構(gòu)相反，稱為反型尖晶石結(jié)構(gòu)的鐵氧體；③當(dāng)0＜x＜1時，表示在A位置和B位置上兩種金屬離子都有，稱為混合型尖晶石結(jié)構(gòu)的鐵氧體。鋅鐵氧體

8、ZnFe2O4為正型尖晶石結(jié)構(gòu)的鐵氧體(Zn)[Fe2]O4；錳鐵氧體MnFe2O4為混合型尖晶石結(jié)構(gòu)的鐵氧體(Mnx2Fe1X3)[Mn1x2Fe1x3]O4，錳鋅鐵氧體也為混合型尖晶石結(jié)構(gòu)的鐵氧體(Znx2Fe1X3)[Mn1x2Fe1x3]O4。由此可見，錳鋅鐵氧體中金屬離子的分布比較復(fù)雜，金屬離子的分布規(guī)律一般與離子半徑、電子層結(jié)構(gòu)、離子價鍵平衡等因素有關(guān)。一般情況下，金屬離子1()34AOruar???5()8BOruar??