Các spinel cĩ cơng thức tổng quát là AB2O4, trong đĩ A và B là cation kim loại cĩ hĩa trị II và III tương ứng [19]. Mạng lưới spinel được hình thành từ các oxi cĩ cấu trúc xếp chặt tạo thành ơ mạng cơ sở chứa 8 phân tử AB2O4. Mỗi ơ mạng cơ sở chứa 64 hốc tứ diện và 32 hốc bát diện. Để trung hịa điện tích với các ion oxi, chỉ cĩ 8 hốc tứ diện và 16 hốc bát diện chứa các cation kim loại. Các hốc này lần lượt được kí hiệu là A (tứ diện) và B (bát diện).
8 cation A nằm trong 8 hốc tứ diện, cịn 16 cation B nằm vào hốc bát diện thì tạo thành mạng lưới spinel thuận, ký hiệu A[BB]O4.
8 cation A nằm trong 8 hốc bát diện, cịn 16 cation B phân làm hai: 8 cation nằm vào hốc tứ diện, 8 cation nằm vào hốc bát diện tạo thành spinel nghịch đảo, ký hiệu B[AB]O4.
Nếu 24 cation A và B được phân bố một cách ngẫu nhiên vào các hốc tứ diện và hốc bát diện thì gọi là spinel trung gian.
𝐵1−𝑥3+ 𝐴2+𝑥 [𝐴1−𝑥2+ 𝐵1+𝑥3+ ]𝑂4 với 0<x<1
Sự phân bố các cation A2+, B3+ vào vị trí tứ diện, bát diện được quyết định bởi các yếu tố sau:
- Bán kính ion của các cation kim loại: Hốc tứ diện cĩ thể tích nhỏ hơn hốc bát diện, do đĩ chủ yếu các cation cĩ kích thước nhỏ hơn được phân bố vào hốc tứ diện. Thơng thường 𝑟𝐴2+ lớn hơn 𝑟𝐵3+ nghĩa là xu hướng tạo thành spinel nghịch là chủ yếu.
- Cấu hình electron: tùy thuộc vào cấu hình electron của cation mà chúng thích hợp với một kiểu phối trí nhất định.
- Năng lượng tĩnh điện: năng lượng tĩnh điện của mạng spinel tạo nên bởi các ion lân cận khi tạo thành cấu trúc spinel. Sự phân bố sao cho các cation A2+ nằm vào hốc tứ diện, B3+ nằm vào hốc bát diện là thuận lợi về mặt năng lượng
- Điều kiện cơng nghệ chế tạo: Sự phân bố ion phụ thuộc vào cơng nghệ chế tạo vật liệu như nhiệt độ ủ mẫu, mơi trường tạo mẫu và chế độ hạ nhiệt độ mẫu. Độ đảo (δ) của ferit phụ thuộc vào nhiệt độ theo biểu thức sau:
Trong đĩ: kB là hằng số Boltzmann, T là nhiệt độ (K), E là năng lượng cần thiết để tái phân bố cation giữa hai vị trí A và B. Thơng thường δ cĩ giá trị cao nhất khi ủ mẫu ở nhiệt độ cao. Khi làm nguội chậm, tốc độ khuếch tán các ion tương đương với tốc độ làm nguội, tạo nên trạng thái cân bằng năng lượng do đĩ giá trị δ nhỏ.