Магнитные свойства и локальные характеристики кристаллической структуры гексагональных ферритов BaFe12O19 и SrFe12O19

В данной статье рассмотрена структура гексагональных ферритов М-типа, а также их свойства и характеристики. Структура замещенных BaFe12O19 и SrFe12O19 изоморфна минералу магнетоплюмбиту MeFe12O19 (Ba2+, Sr2+, Pb2+, Ca2+) и представляет совокупность кислородных слоев двух типов: шпинельного (S) и гексагонального (R), содержащего ионы Me2+ . Для изучения особенностей кристаллической структуры использовали мессбауэровскую спектроскопию(спектрометр Ms-104 Em, программа Univem Ms)  и магнитометрию(магнитометр VS M 250 в магнитном поле напряженностью 20 кЭ, при Т=300 К). С помощью мессбауэровской спектроскопии было установлено распределение ионов Fe3+ по пяти структурным позициям.
Результаты исследований, проведенных при температуре 300К приведены в таблице.

Различие магнитных свойств гексагональных ферритов на основе бария и стронция связано с различием электронных конфигураций ионов, отличием их ионных радиусов и степеней искажений октаэдров, это способствует локализации  активных вакансий на границе блоков или в приповерхностном слое. Замещение ионов кислорода Ва2+ меньшими по размеру ионами Sr2+ сказывается на кристаллитах, что обеспечивает остаточную поляризацию.  Механизм влияния внутренних напряжений не совсем понятен, так как они влияют не только на анизотропию, но и на расположение дефектов, конфигурационные изменения в окружении ионов Fe3+ и их магнитное состояние. Из-за несоответствия ионных радиусов возникают упругие напряжения, вызывающие появление дополнительной одноосной анизотропии и стимулируют предпочтение ионов Fe3+ к занятию нецентросимметричных октаэдрических позиций. В большей степени это свойственно ферриту SrFe12O19, который проявляет более сильный мультиферроидный эффект в сравнении с BaFe12O19. При последующем увеличении концентрации дефектов в R-блоке и их упорядочении за счет вынужденной диффузии ионов Sr2+ под влиянием внешних воздействий или гетеровалентном замещении ионов Fe3+ происходит изменение магнитных свойств стронциевых ферритов. Этот феррит в большей степени представляет метастабильную систему, состояние которой зависит от внешних факторов, концентрации ионов, замещающих железо.