Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2022(13))

Метод замещения позволяет [2]: 1) выявить роль подрешеток в ферримагнетизме ферритов, если в последних менять число магнитных ионов путем введения в них немагнитных или других магнитных ионов; 2 ) получить представление о распределении ионов по узлам с различной координацией; 3) наметить пути получения ферритов с заданными магнитными свойствами. Железоиттриевый гранат Y 3 Fe 5 O 12 (YIG — yttrium iron gamet) является одним из классических, достаточно хорошо изученных магнитных материалов. Он обладает уникальным сочетанием таких свойств, как узкая линия ферромагнитного резонанса, достаточно большая величина магнитного момента, высокое удельное сопротивление и др. Однако незначительная величина удельного фарадеевского вращения в диапазоне длин волн видимой и ИК-областей спектра ограничивает возможность применения YIG в магнитооптических устройствах. К тому же существует проблема синтеза однофазного YIG, в процессе которого часто происходит образование побочной фазы — феррита иттрия YFeO 3 . Эти проблемы можно решить при помощи изовалентных замещений в додекаэдрической, тетраэдрической и октаэдрической катионных позициях структуры граната. Замещение в Y 3 FesO 12 ионов Y3+ со сравнительно небольшим ионным радиусом на ионы Bi3+ с большим ионным радиусом должно приводить к сильному изменению параметров додекаэдрического окружения даже при малых замещениях. Дальнейшее повышение содержания Bi3+ приводит к деформации кристаллической решетки граната, вследствие чего фаза полностью замещенного висмутом феррита-граната Bi 3 FesO 12 является термодинамически нестабильной [3]. В этой работе, в частности, показано, что теоретический и экспериментальный пределы внедрения Bi в решетку YIG составляет два атома на формульную единицу, а полностью замещенный Bi 3 FesO 12 может быть синтезирован только в форме монокристаллической пленки. Однако получение тонких пленок Bi 3 FesO 12 или пленок Bi-замещенного YIG вызывает сомнения в однофазности их состава, поскольку рентгенодифракционные исследования не проявляют всех рефлексов, характерных для структуры граната, а выводы о получении именно Bi 3 FesO 12 или (Bi-Y) 3 Fe 5 O 12 в виде тонких пленок делаются по одному, двум или трем рефлексам [3-5]. Для получения однофазных поликристаллических образцов Bi-замещенного железоиттриевого граната и для стабилизации структуры граната в состав следует вводить катионы с малым радиусом, замещающие катионы железа в а- или d-позициях [ 6 ]. Например, замещение Fe3+ немагнитными катионами Ga3+ может не только компенсировать в той или иной степени искажения структуры граната, внесенные ионами Bi3+, но и повлиять на магнитные, резонансные, диэлектрические и транспортные свойства ферритов-гранатов (Bi-Y) 3 (Fe-Ga)sO 12 . Джилео и Геллер [7], изучая магнитные свойства замещенных ферритов-гранатов иттрия, показали, что распределение ионов заместителей по подрешеткам феррита-граната зависит от их размеров. В структуре феррита-граната тетраэдрические узлы (места) имеют меньший объем, чем октаэдрические (расстояние Fe 3 +-O 2" в феррите-гранате иттрия равны соответственно 1,88 и 2,00 А). Поэтому если ионный радиус иона-заместителя больше ионного радиуса Fe3+, то он имеет тенденцию занимать узлы с шестикратной координацией, и, наоборот, если ионный радиус иона-заместителя меньше ионного радиуса Fe3+, то этот ион предпочитает узлы с четырехкратной координацией. Отсюда можно сделать вывод, что поскольку размер иона Ga3+ меньше размера Fe3+, то в феррите-гранате он предпочитает занимать тетраэдрические узлы. В [2] показано, что если в Y 3 FesO 12 ионы Fe3+ замещать трехвалентными немагнитными ионами, то (при условии, что эти ионы занимают узлы в d-подрешетке) это должно привести к уменьшению результирующей намагниченности. Если же в Y 3 FesO 12 ионы Fe3+ замещаются трехвалентными немагнитными ионами в а- подрешетке, то результирующая намагниченность будет возрастать. Введение магнитооптически активного иона Bi3+ в Y 3 FesO 12 (Bi : YIG) может привести к значительному увеличению удельного фарадеевского вращения как в видимой области длин волн, так и в ближнем ИК-диапазоне [ 8 ]. Сочетание магнитооптических и магнитоэлектрических свойств в Bi : YIG может быть весьма полезным в создании устройств спинтроники и высокоэффективных магнитооптических устройств. Цель работы — получение методом сжигания геля однофазного поликристаллического объемного висмут-иттриевого феррита-граната с частичным замещением железа галлием, исследование его микроструктуры. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2022. Т. 13, № 1. С. 125-131. Transactions of the to la Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2022. Vol. 13, No. 1. P. 125-131. © Тарасенко Т. Н., Ковалёв О. Е., Кравченко З. Ф., Бурховецкий В. В., Михайлов В. И., Головчан А. В., 2022 126