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铁氧体晶体结构第1页，共24页，星期日，2025年，2月5日一.铁氧体的晶体结构二.铁氧体磁性来源三.超交换作用四.复合铁氧体第2页，共24页，星期日，2025年，2月5日铁氧体的晶体结构铁氧体是是氧化铁(Fe2O3)和其他一种或几种金属氧化物化合而成的物质,是复合氧化物.铁氧体的晶体结构主要有三种:A.尖晶石型;B.柘榴石型;C.磁铅石型.第3页，共24页，星期日，2025年，2月5日铁氧体的晶体结构A.尖晶石型铁氧体的晶体结构化学式是:MeFe2O4或MeOFe2O3其中Me代表二价金属离子(常有:Mn2+,Co2+,Cu2+Ni2+,Mg2+,Zn2+,Fe2+,Cd2+等等)通常是过渡金属元素.分子式中Fe3+离子也可以被其他三价金属离子取代,通常是Al3+,Cr3+或Ca3+;也可以被Fe2+或Ti4+取代一部分.由于与一种叫镁铝尖晶石的矿石(MgAl2O4)的结构相同而得名.第4页，共24页，星期日，2025年，2月5日铁氧体的晶体结构尖晶石铁氧体的晶格结构呈立方对称.一个单位晶胞含有8个分子式,一个晶胞的分子式为M2+8Fe3+16O2-32,所以,一个铁氧体单晶胞内共有56个离子,其中M2+离子8个,Fe3+离子16个,O2-离子32个.三者以氧离子的尺寸最大,晶格结构组成必然以氧离子作密堆积,金属离子填充在氧离子密堆积的间隙内.如下图所示:离子半径O2-A2.65Mg2+A1.62Al3+A1.16第5页，共24页，星期日，2025年，2月5日铁氧体的晶体结构四面体八面体第6页，共24页，星期日，2025年，2月5日铁氧体的晶体结构在32个氧离子密堆积构成的面以立方晶格中,有两种间隙:1)四面体间隙;2)八面体间隙.四面体间隙由4个氧离子中心联结构成的4个三角形平面包围而成,这样的四面体间隙共有64个,而且,四面体的间隙较小,只能填充尺寸小的金属离子.八面体由6个氧离子中心联线构成的8个三角形平面包围而成,这样的八面体共有32个,八面体的间隙较大,可以填充尺寸较大的金属离子.一般地,四面体间隙简称为A位;八面体间隙简称为B位.第7页，共24页，星期日，2025年，2月5日铁氧体的晶体结构一个尖晶石单胞,实际上只有8个A位和16个B位被金属离子填充.填充A位的金属离子构成的晶格称为A次晶格,同理也有B次晶格.实用上,把M2+离子填充A位,Fe3+离子填充B位的分布定义为”正型”尖晶石铁氧体即,(M2+)[Fe3+2]O4如果上述分布对调了,则定为”反型”尖晶石铁氧体,即(Fe3+)[M2+Fe3+]O4,如:Li,Cu,Fe,Co,Ni铁氧体.正型结构的铁氧体只有ZnFe2O4和CdFe2O4两种第8页，共24页，星期日，2025年，2月5日铁氧体的晶体结构此外,还有介于正型与反型之间的混合分布结构,即,(M2+(1-X)Fe3+X)[M2+XFe3+(2-X)]O4式中x为M2+离子占有A位的份数.当x=1时变成反型,即,(Fe3+)[M2+Fe3+]O4表示:M2+全在B位上,而Fe3+各有一半占据A位和B位,如:Li,Cu,Fe,Co,Ni铁氧体.当x=0时变成正型结构,即(M2+)[Fe3+2]O4表示:M2+全在A位上,而Fe3+全在B位,如:ZnFe2O4和CdFe2O4一般是0x1.(大多数铁氧体是这样的结构)第9页，共24页，星期日，2025年，2月5日铁氧体的晶体结构金属离子占A位B位的倾向金属离子的分布规律一般与离子半径、电子层结构、离子价键平衡、离子序化以及工艺条件等因素有关.一般情况下,金属离子占A位B位的倾向是(占A位最强)A←Zn2+,Cd2+,Ca3+,In3+,Mn2+,Fe3+,Mn3+，Fe2+,Mg2+,Cu2+,Co2+,Ti4+,Ni2+,Cr2+→B(