软磁铁氧体的晶体结构

软磁铁氧体的晶体结构

软磁铁氧体的晶体结构属于尖最石型，因此，也称为尖晶石铁氧体。其分子式为MeFe2O4;也可以写成MeO.Fe2O3，其中，Me代表二价金属离子，通常包括Mn2+、Zn2+、Ni2+、Mg2+、Fe2+、Cu2+等离子。如果铁氧体主要成分中除含有 Fe2O3外，还含有 Mn0则称为 Mn 铁氧体; 除含有Fe2O3外，还含有 NiO，则称为 Ni 铁氧体。通常，在铁氧体主要成分中，除含有Fe2O3外，还含有两种或三种金属氧化物，这就是复合铁氧体，如MnZn 铁氧体、NiZn 铁氧体、MgZn 铁氧体、NiCuZn 铁氧体等等。

尖晶石结构的每一个晶胞内有8 个铁氧体分子，即 24 个金属离子 (Me2和 Fe)和32 个氧离子(02)，如图所示。金属离子所占据的位置分为 A 位和 B 位两种，一个晶胞中，占A位的有8个，占B 位的有 16 个。A 位是由四个氧离子组成的四面体;B 位是由六个氧离子组成的八面体，如图所示。一个晶胞中，有 64 个A 位，32个B 位，其中只有8个A位和 16个 B 位被金属离子占据。因此，晶胞中还有许多空位，这些空位为铁氧体的掺杂、改善性能提供了条件。2价金属离子 Me2+在 A 位，为正尖晶石；2 价金属离子Me2+在B位，则为反尖晶石。可以在结构式中用圆括号（）表示A 位，用方括号[]]表示 B 位，则正尖晶石和反尖晶石的结构式分别为:

正尖晶石:(Me2+) [Fe3+2]]04 （1. 1）

反尖晶石:(Fe3+[ Me2+Fe]] 04 （1.2）

在Me2+离子中，Zn2+、Cd2+易占据A位，成为正尖晶石: 其它的Me2+离子大部分都占据A位，而成为正尖晶石:在 Mn2+中大概只有 80%会占据A位，成为正尖晶石。当然每一种金属离子都有可能占 A 位置或 B 位。

在铁氧体中，影响金属离子到底占据什么位置的因素很多，这些因素有: 离子半径、电子壳层结构、离子价键的平衡及工艺条件等。根据理论和实验，有关离子占据 A 位和 B位的倾向排列如下：

Zn2+,Cd2+,Ga2+,In2+, Ge4+ ,Mn2+、 Fe3+、v3+、Cu1+、 Fe2+、、Mg2+、Li1+、Al3+、Cu2+、Mn3+、Ti4+、Sn4+、Ni2+、Cr3+。

从前至后，占据 A 位的趋势逐渐减弱，占据 B位的趋势逐渐增强。Zn是占据 A 位趋势最强的离子，而 Cr是占据 B 位趋势最强的离子。