Материал: Физика магнитных диэлектриков.

образом мз-за увеличения межатомного расстояния (см. табл. 1.2). При этом ЕиТе оказывается антиферромаг-

гексагональную кристаллическую структуру с двумя фор­ мульными единицами на ячейку. Пространственная группа

Элементарная ячейка магнетоплюмбита показана схематически на рис. 1.7. В ячейке могут быть вы­ делены «шпинелыше бло­ ки», в которых располо­ жение ионов соответствует расположению ионов в шпинелях с вертикальной

Рис. 1.7. Элементарпая ячейка магнетоплюмбита.

1 — ионы кислорода, 2 — ионы свинца, 3 — ионы железа в раз­ личных подрешетках.

магнетоплюмбита приходятся два таких шпипельпых блока. Блок содержит четыре плоскости, с четырьмя ионами кислорода в каждой из них, катионы железа по­ мещаются между этими плоскостями. Ыа рис. 1.7 по­ ложения ионов в этих блоках не показаны. Расстояния

26

между ионами в блоках мало отличаются от соответству­ ющих расстояний в шпинелях. В каждом блоке нахо­ дятся 9 ионов Fe3+. Детальное описание структуры можно найти в работах [2] и [31].

В структуре магнетоплюмбита кристаллизуется ряд соединений, например M2+0-GFe,03 и М2+0-6А1,03, где

обнаружены гексагональные ферриты более сложного

тура этих соединений состоит также из шпинельных бло­ ков, разделенных блоками другой структуры.

Все эти кристаллы — коллипеарные ферримагнетики с достаточно высокими температурами Нееля (100—500° С).

Гексаферрит бария и другие гексаферриты отличаются, как правило, большими значениями полей анизотропии (тысячи и десятки тысяч эрстед) относительно вращения от гексагональной оси к базисной плоскости, сильно зависящими от температуры. В некоторых из них, напри­ мер в гексаферрите бария, осью легкого намагничива­ ния является гексагональная ось. В других, например

BaCorTi,cFe12_2t.019 при увеличении содержания ионов Со2 + (и Ті‘1+) константы анизотропии уменьшаются и проис­ ходит переход от анизотропии типа «легкая ось» к анизо­ тропии типа «легкая плоскость».

б. Мангаішты со структурой типа YMn03

Вотличие от других веществ с химической формулой АВ03, кристаллизующихся в структуре типа перовскита, мангаішты AMn03 (A=Y, Sc, Но—Lu) имеют гексагональную структуру с пространственной группой

27

П р и м е ч а и и с. а и с — параметры решетки.

С^, к шестью формульными единицами в ячейке. В этой структуре (см. рис. 1. 8) ноны кислорода образуют тригональные бипирамиды, которые, соединяясь вершинами, состав­ ляют слои, перпендикулярные к осп 0-го порядка. Попы марганца находятся внутри бипирамиды (координационное число 5), а ио­ ны А располагаются между слоя­ ми бниирамид (координационное

число 7) 138, 391.

Все маиганнты являются антиферромагнетиками сточками ІІееля от 70 до 120° К (см. табл. 1.4).

Ионы марганца расположены по три в двух чередующихся ба­ зисных плоскостях, смещенных друг относительно друга на пол­ периода вдоль с.

Рис. 1.8. Элементарная ячейка YMn03.

1 —Мгг’+, 2 —уз+, 3 —о2-.

При упорядочении моменты каждой тройки образуют равносторонний треугольник. Плоскости обоих треуголъ-

28

пиков совпадют и образуют угол а с гексагональной осью (см. табл. 1.4).

Магнитная структура YMn03 приведена в гл. 2 (см.

рис. 2.8).

Заметим, что эти мадгашіты одновременно являются сегнетоэлектриками с высокими температурами пере­ хода (от 550° К и выше).

в. Гексагопалыіые фториды переходных металлов

Втом случае, когда ион М}+ во фторидах M[+MnF3 достаточно велик, эти соединения кристал­ лизуются в гексагональной структуре (Dj)/,). В табл. 1.5 приводятся данные о магнитной структуре гексагональ­ ных фторидов.

Ферримагнитпые фториды интересны тем, что они прозрачны в видимой области спектра, обладая при этом большим спонтанным моментом. Наиболее детально изучен RbNiF3 [41—431. Структура этого соединения показана на рис. 1.9. Элементарная ячейка содержит 6 формуль­ ных единиц. Ионы Ni2+ занимают два неэквивалентных положения: А (два иона) и В (4 нона). Ионы никеля рас­ положены в центре октаэдров, образованных ионами фтора. Октаэдры с ионом В соприкасаются гранями, так что связь NiB—F—NiB близка к 90-градусной (84°). Октаэдры, содержащие ион В, имеют общую вершину с октаэдрами, содержащими ионы А. Поэтому связь Niß—F—ША является почти 180-градуспой (178°).

Таким образом, в решетке чередуются слои ионов никеля А и В в последовательности ВВАВВА. Наиболее сильным обменным взаимодействием является аитифер-

29

ромагнитное взаимодействие А В (/ав= —46.6° К [43]). Ферромагнитное взаимодействие между слоями ВВ значи­ тельно меньше (7ВВ=10.6°К [43]). Кроме того, при АВвзаимодействип число близлежащих соседей в шесть раз

ОF

®НЪf

Рис. 1.9. Структура RbNiF3.

а — кристаллическая структура, 6 — магнитная.

что этот кристалл можно рассматривать как квазидвумерный, образованный слоями из троек сильно связан­ ных плоскостей BAB со слабым взаимодействием (ВВ) между этими тройками. При температуре Нееля (139° К) происходит, по-видимому, разупорядочение в относи­ тельной ориентации различных строенных плоскостей с сохранением еще достаточно сильной корреляции внутри каждой из этих троек. Это согласуется с опытными дан­

30

ными, указывающими на сохранение ближнего порядка существенно выше температуры Ііееля [44, 45].

Суммарный момент в RbNiF3 лежит в базисной плос­ кости. Опытное значение его 21 гс-см3, что весьма близко

к расчетной величине на формульную единицу ^m=-^-gS X

Х(4—2) кв =0.77 рв при g —2.3).

В твердых растворах Rb (N i^ C o ^ ) по мере увели­ чения содержания Со наблюдается переход к анизотро­ пии типа «легкий конус», а затем — «легкая ось» [45L

Кристаллы RbNiF3 и Rb(Ni]_;cCo;cF3) отличаются интересными магнитооптическими свойствами (см. гл. 5).

Как видно из табл. 1.5, некоторые из гексагональных фторидов являются антиферромагиетиками. Из них более полно изучен CsMnF3 [47]. В этом кристалле, как и в RbNiF3, каждая плоскость упорядочена ферромагнитно, причем моменты ионов лежат в этих же плоскостях. В отличие от RbNiF3 здесь моменты всех соседних плос­ костей аитипараллельны.

Как у всех плоскостных структур, поле анизотропии в плоскости очень мало (порядка эрстеда), в то время как поле анизотропии вывода момента из плоскости велико

(НА ~ 104 э).

§ 7. КРИСТАЛЛЫ С РОМБОЭДРИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ

В антиферромагнетиках с ромбоэдрической структурой впервые было обнаружено и изучено явление слабого ферромагнетизма [40]. Это явление эксперимен­ тально изучалось на примере соединений переходных металлов М2+С03. В ромбоэдрической структуре также кристаллизуется один из наиболее примечательных слабых ферромагнетиков a-Fe20 3 и изоморфный ему антиферромаг­ нетик Сг20 3 (пространственная группа D§d). Элементар­ ная ячейка a-Fe203 со структурой типа корунда приво­ дится в гл. 2. В этой ячейке содержатся две формульные единицы, т. е. на ячейку приходятся четыре магнитных иона. Эти катионы находятся на оси третьего порядка.

Структура корунда представляет собой деформирован­ ную плотную гексагональную упаковку ионов кисло­ рода. В этой структуре кислородные октаэдры имеют общие грани и составляют бесконечные цепочки в направ-

31