Магнитотвердые ферриты

Магнитотвердые ферриты (оксидные магниты) — это ферримагнетики с большой кристаллографической анизотропией. Технология их получения аналогична технологии приготовления керамики. Сте­пень и однородность измельчения шихты являются важным крите­рием. Размер частиц шихты близок к критическому размеру однодо-менности феррита (~1 мкм).

Практическое применение получили ферриты бария, стронция и кобальта. Ферриты бария и стронция имеют гексагональную струк­туру с общей химической формулой МеО•nFе₂О₃ , где Me — барий или стронций, n— коэффициент, изменяющийся в зависимости от марки от 4,7 до 6,0. Для получения определенного сочетания магнит­ных свойств в материал вводят оксиды Al, Si, В, Bi в количестве 0,1—3,0 % и редкоземельные элементы 0,1 — 1,0 %. Ферриты бария и стронция в сравнении с литыми магнитами обладают меньшими значениями Вr однако бoльшая кристаллографическая анизотропия существенно увеличивает у них Hс, что, во-первых, позволяет полу­чать удовлетворительную Wм и, во-вторых, придает им повышенную стабильность при воздействии внешних магнитных полей, ударов и толчков. Плотность у них примерно в 1,5 раза ниже, чем у литых магнитов, а удельное сопротивление в миллион раз выше, что позво­ляет применять их в цепях, подвергающихся действию высокочас­тотных полей. Благодаря своим преимуществам магнитотвердые ферриты постепенно вытесняют магнитотвердые материалы других групп. Недостатком является ббльшая величина температурного ко­эффициента Вr, чем у литых магнитов.

Магниты на основе феррита бария выпускают изотропными (БИ) и анизотропными (БА), а ферриты стронция — анизотропными (СА). Производство магнитов марок (БА) и (СА) включает в себя прессование в постоянном магнитном поле (Н≥ 240—400 кА/м) для улучшения свойств в направлении действия поля.

Ферриты кобальта имеют кубическую структуру с общей химиче­ской формулой СоО •Fe₂O₃ и получают их по той же технологии, что и ферриты бария и стронция. Основное отличие заключается в тер­момагнитной обработке спеченных магнитов для придания им улуч­шенных свойств. Магнитные свойства феррита кобальта анизотроп­ного (КА) заметно хуже, чем анизотропных ферритов бария и стронция. Однако в диапазоне температур —70°С—+80°С КА имеет температурный коэффициент Вr в 3—4 раза меньше, чем у ферритов бария и стронция.

Магнитные пленки. Для очень тонких пленок характерна однодоменная структура. При толщине пленки свыше 10^─3—10^─2 мм образу­ется многодоменная структура, состоящая из длинных'узких полосо­вых доменов (ширина от долей микрометров до нескольких микрометров), намагниченных в противоположных направлениях относительно друг друга. Под действием внешнего поля вся система полос может перемещаться и поворачиваться. Ее можно использо­вать как управляемую дифракционную решетку для видимого света и ближайшего к нему диапазона электромагнитных волн.

В пластинах некоторых ферритов и в тонких пленках некоторых материалов, вырезанных в направлении, перпендикулярном оси лег­кого намагничивания, образуются полосовые домены. При наложе­нии магнитного поля, перпендикулярного поверхности пленки, при некоторых условиях полосовые домены превращаются в цилиндриче­ские магнитные домены (ЦМД). ЦМД в микроэлектронике исполь­зуют для создания запоминающих устройств (ЗУ). Рабочим элементом ЗУ являются монокристаллическая гранатовая пленка магнитного граната толщиной 1—3 мкм, нанесенная на подложку из немагнитно­го галлия-гадолиниевого граната (ГГГ). В качестве магнитного граната применяют железоитгриевый гранат (гранат — это кристаллическая структура, образованная из кубических элементарных ячеек, которые состоят из восьми одинаковых октантов; феррогранат может иметь три магнитные подрешетки). Такие ЗУ предназначены для длительно­го хранения информации в отсутствие питания. Они компактны: мик­росхема на ЦМД площадью 0,5—1 см² содержит от 256•10³ до 1000•10³ единиц информации (256 килобитов — 1 мегабит).