Interplay of Doping and Structural Modulation in Superconducting Bi2Sr2-xLaxCuO6+d thin films

We have studied the evolution of the structural modulation in epitaxial, c-axis oriented, Bi2Sr2-xLaxCuO6+d thin films when varying the La content x and for a given x as a function of oxygen content. A series of thin films with 0<x<0.8 have been prepared in-situ by rf magnetron sputtering and characterized by R(T) measurements and RBS, TEM and X-Ray diffraction techniques. The oxygen content of each individual film was varied by thermal annealing across the phase diagram. The evolution of the structural modulation has been thoroughly studied by X-Ray diffraction in determining the variation of the amplitude of satellite reflections in special 2 axes 2theta /theta-theta scans (reciprocal space scans). It is shown that the amplitude of the modulation along the c-axis decreases strongly when x increases from 0 to 0.2. It is demonstrated that this variation is essentially governed by La content x and that changing the oxygen content by thermal treatments has a much lower influence, even becoming negligible for x>0.2. Such study is important to understand the electronical properties of Bi2Sr2-xLaxCuO6+d thin films.Comment: 25 pages with 10 figures, accepted for publication in Phys.Rev.

Structural determination of the lowest temperature modulated phase of tetrathiafulvalene-tetracyanoquinodimethane (TTF-TCNQ) : another investigation

This X-ray structural study deals with an improved structural determination of the lowest temperature 2 kF modulated phase at normal pressure (locking phase) of the quasi-one-dimensional conductor tetrathiafulvalene-tetracyanoquinodimethane (TTF-TCNQ). The refinement of a semi-rigid molecular displacement model is carried out. Two opposite distortional modes are obtained for the TTF and TCNQ stacks. The TTF molecules do not exhibit any significant intramolecular deformations and slide upon their mean molecular plane, whereas the TCNQ molecules undergo a large out-of-plane intramolecular distortion which involves a substontial displacement of the quinoid ring perpendicularly to the mean molecular plane. Furthermore, an analysis of the symmetry of the translational modes reveals two distinct polarization modes within the TTF sheets parallel to be (b, c) plane, and only one within all the TCNQ sheets. The Charge Density Wave (CDW) ordering in the locking phase is deduced from this structural study and its nucleation just before the first-order locking transition is suggested for the special value qa = 3/10 a* of the transverse component of the modulation wave vector.Cette étude structurale effectuée au moyen de rayons X est consacrée à la détermination approfondie de la structure de la phase modulée basse température (phase d'accrochage) à pression normale du conducteur organique quasi-unidimensionnel tétrathiofulvalene-tétracyanoquinodiméthane (TTF-TCNQ). Nous procédons à l'affinement d'un modèle de déplacements de molécules semi-rigides. Nous obtenons deux modes de distorsion opposés pour les chaînes TTF et TNCQ. Les molécules TTF ne présentent pas de déformations internes appréciables et glissent parallèlement à leur plan moléculaire moyen, alors que les molécules TCNQ subissent une importante distorsion intramoléculaire se traduisant par des déplacements plus importants du cycle quinonique perpendiculairement à leur plan moléculaire. De plus, une analyse de symétrie des modes de translation révèle deux modes de polarisation distincts dans les feuillets parallèles du plan (b, c) regroupant des chaînes TTF, et un unique mode de polarisation dans tous les feuillets TCNQ. Nous déduisons de cette étude structurale le schéma des Ondes de Densité de Charge (OCD) dans la phase d'accrochage ainsi que la nucléation de celle-ci juste avant la transition d'accrochage du premier ordre pour la valeur particulière qa = 3/10 a* de la composante transversale du vecteur d'onde de la modulation

2D displacement pattern in TSeF-TCNQ model analysis of the 2k F diffuse lines

The observed intensity distribution of the X-ray 2 kF diffuse lines of TSeF-TCNQ has been reproduced by a detailed model of rigid molecular translations with components along the b- and c-axes, including weak correlations between translations on the neighbouring chains in the c-direction. Due to overwhelmingly larger molecular scattering factor, only TSeF was taken into account. Good semiquantitative agreement, including detailed substructures over broad maxima, was obtained between the calculated curves and observed data from photographs for three different crystal orientations. In the movement of the 2 kF soft mode, the two-dimensional (2D) displacement pattern in each TSeF sheet is close to that in which each molecule moves nearly parallel to its molecular plane. The c-components are in phase and the b -components are antiphase on the nearest neighbour chains, following the alternate change of the tilt direction of the molecular planes from chain to chain. A small difference from this simple picture is featured by a phase progression of about 65° per unit cell in the c-direction. No features were discernible as coming from libration modes.La distribution d'intensité des diffusions diffuses à 2 kF de TSeF-TCNQ obtenues par rayons X a été reproduite par un modèle détaillé consistant en translations de molécules rigides avec des composantes selon les axes b et c, et de faibles corrélations entre les translations sur les chaines voisines suivant la direction c. Du fait de son facteur de diffusion très largement prépondérant, seule la molécule de TSeF a été prise en compte. Un bon accord semi-quantitatif a pu être obtenu entre les courbes calculées et les données expérimentales, jusque dans les détails des variations d'intensité, pour 3 différentes orientations du cristal. L'image des déplacements à l'intérieur de chaque plan de molécules TSeF, induits par le mode mou de vecteur d'onde 2 kF, est proche de celle où chaque molécule se déplace parallèlement à son plan moléculaire. Les composantes des déplacements entre chaînes voisines suivant c sont en phase, celles selon b en opposition de phase suivant ainsi l'alternance du changement d'inclinaison des plans moléculaires d'une chaîne à l'autre. Une petite différence à ce comportement est représentée par un facteur de phase progressant d'environ 65° par maille en suivant la direction c. Aucune contribution discernable provenant de modes de libration n'a été mise en évidence

ETUDE PAR RAYONS X DES CHAINES D'IODE DANS LE COMPOSE (TTT)2I3+δ

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Incommensurability and transfer mechanism in bismuth high Tc{T}_{\rm c} superconductors

The structure of bismuth high $T_{\rm c}$ superconductors is investigated. A correlation is found between incommensurate modulations and transport properties : Bi$_2$Sr$_2$CuO$_6$ is not a good metal because the transfer of electrons from the Cu-O$_2$ layers into the Bi-O bi-layers induces an incommensurate and monoclinic distortion, responsible for the localization of carriers. Substitution of Sr$^{2+}$ by La$^{3+}$ reduces the transfer degree and the distortion : a superconductive transition is therefore observed with the remaining carriers after a monoclinic-orthorhombic phase transition. Futher substitution tending to a complete compensation of transfer leads to a compensated insulator. It is suggested that the $c^{\ast}$ component of the modulation is linked to the lattice distortion and the $b^{\ast}$ component to the charge transfer degree. Similar changes are observed in Bi$_2$Sr$_2$(Ca$_{1-z}$Y$_z$)Cu$_2$O$_8$ except that the monoclinic distorsion is never present