µSR-Untersuchungen an Selten-Erd-dotiertem La2-ySryCuO4

Wagener, Wulfgar

Diese Arbeit präsentiert µSR-Untersuchungen an Selten-Erd-dotierten Lanthan-Strontium-Kupraten (mit RE=Eu und Nd). Das Selten-Erd-freie System, welches das einfachste Kuprat-Hochtemperatursupraleitersystem ist, zeigt zwei strukturelle Phasen, eine tetragonale Hochtemperaturphase (HTT) und eine orthorhombische Tieftemperaturphase (LTO). Aufgrund der Selten-Erd-Dotierung treten zwei zusätzliche Phasen in den Eu- und Nd-dotierten Verbindungen auf: eine tetragonale Tieftemperaturphase (LTT) und eine zweite orthorhombische Tieftemperaturphase mit stark reduzierter Orthorhombizität (Raumgruppe Pccn). Obwohl die Änderungen der Gitterkonstanten nur wenige Prozent ausmachen, sind die Auswirkungen auf die magnetischen und supraleitenden Eigenschaften sehr drastisch: Die dynamischen Streifenkorrelationen, die in der LTO-Phase beobachtet werden, können durch das Verkippungsmuster der LTT-Phase gepinnt und dadurch statisch werden. Elastische Neutronenstreuexperimente von Tranquada et al. belegen das Einsetzen von statischer Ladungs- und Spin-Streifenordnung in Nd-dotiertem Lanthan-Strontium-Kuprat mit Sr-Konzentrationen y=0.12 - 0.20. In der statischen Streifenphase ist die Supraleitung reduziert. Wir haben zwei Probenserien untersucht: Bei der Eu-dotierten Serie wurde der Selten-Erd-Gehalt konstant auf x=0.2 gehalten, während die Sr-Dotierung y zwischen 0.014 und 0.20 variierte; beim Nd-dotierten System hingegen wurde eine konstante Sr-Konzentration von y=0.15 verwendet, während der Selten-Erd-Gehalt x Werte zwischen 0.30 und 0.60 annahm. Aus Röntgenmessungen war zu entnehmen, daß der strukturelle Übergang von der LTO in die LTT-/Pccn-Phase im Eu-dotierten System bei 120 - 135 K und in der Nd-dotierten Serie bei 60 - 80 K stattfindet.

This work presents µSR experiments on lanthanum strontium cuprate doped with rare-earth atoms (RE=Eu and Nd). The system without RE doping, which is the most simple high-temperature superconducting cuprate system, shows two structural phases, a high-temperature tetragonal phase (HTT) and a low-temperature orthorhombic phase (LTO). Due to the rare-earth dopance, two additional structural phases can be observed in the Eu- and Nd-doped compounds: a low-temperature tetragonal phase (LTT) and a second orthorhombic phase with strongly reduced orthorhombicity (space group Pccn). Although the changes in lattice parameters are only of the order of a few percent, the influence on the magnetic and superconducting properties is large: The dynamic stripe correlations which are observed in the LTO phase can be pinned by the tilt pattern of the LTT phase and become static. Elastic neutron scattering experiments of Tranquada et al. show the onset of static stripe order of charge and spin in Nd-doped lanthanum strontium cuprate with a Sr-concentration y =0.12 - 0.20. Superconductivity is reduced in the static stripe phase. Two series of samples have been investigated: In the Eu-doped series, the rare-earth concentration was kept constant at x=0.2 while varying the Sr doping y between 0.014 and 0.20. In the Nd-doped system, in contrast, a constant Sr concentration of y=0.15 was used and the rare-earth doping x ranged between 0.30 and 0.60. From x-ray diffraction, the low-temperature structural phase transition from the LTO to the LTT/Pccn phase is known to take place at 120 - 135 K in the Eu-doped series and at 60 - 80 K in the Nd-doped series, respectively. Apart from the different ion radii of Nd and Eu, which influence the low-temperature structural phase transition temperature and the critical doping necessary to induce the LTT phase, Eu(3+) is a non-magnetic ion like La(3+) whereas Nd(3+) has a localized 4f moment.

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Wagener, Wulfgar: µSR-Untersuchungen an Selten-Erd-dotiertem La2-ySryCuO4. 1998.

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