Oxidation von Eisenschichten auf MgO(001)-Substraten - Universität ...

3.3 Eisenoxide 3. Materialsystem
Magnetit ist wie Wüstit oft nicht stöchiometrisch mit Kationenfehlstellen im Fe 3+ -Untergitter.
Die Fe 2+ - und Fe 3+ -Ionen sind bei Raumtemperatur zufällig auf die Oktaederlücken verteilt.
Die Gitterkonstante von Magnetit beträgt aFe3O4 = 8,3963 ˚ A. Magnetit hat demnach auf
Magnesium eine Gitterfehlanpassung von ca. 0,3 %
3.3.3 Fe2O3 (Maghemit und Hämatit)
Fe2O3 kann in verschiedenen Kristallstrukturen kristallisieren. Alle Modifikationen von Fe2O3
enthalten nur dreifach positiv geladene Eisenionen. Die zwei wichtigsten Modifikationen sind
Hämatit(α-Fe2O3) und Maghemit (γ-Fe2O3).
Hämatit kristallisiert in einem trigonalen Gitter mit den Gitterkonstanten a = b = 5,112
˚A und c = 13,82 ˚A. Die Winkel zwischen den Einheitsvektoren sind α = β = 90 ◦ und γ =
120 ◦ . Die Gitterfehlanpassung zwischen Magnesiumoxid und Hämatit ist aufgrund ihrer stark
unterschiedlichen Gitterkonstanten recht hoch, so dass davon ausgegangen werden kann, dass
Hämatit nicht kristallin auf Magnesiumoxid aufwächst. Es wird daher davon ausgegangen,
dass Fe2O3 immer in Form von Maghemit vorliegt.
Maghemit ist ferrimagnetisch und kristallisiert ähnlich wie Fe3O4 in der Spinellstruktur.
Auch hier bilden die O 2− -Ionen ein kubisch flächenzentriertes Gitter, in dem ein Achtel der
Tetraederlücken mit Fe 3+ -Ionen besetzt sind. Allerdings besetzen die restlichen Fe 3+ -Ionen
nur 41,6 % der Oktaederlücken statt 50%. Daher wird diese Struktur auch als defekt-Spinel-
Struktur bezeichnet. Die Gitterkonstante von Maghemit liegt bei aFe2O3 = 8,3515 ˚A.
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