Numéro
J. Phys. I France
Volume 2, Numéro 7, July 1992
Page(s) 1405 - 1430
DOI https://doi.org/10.1051/jp1:1992219
DOI: 10.1051/jp1:1992219
J. Phys. I France 2 (1992) 1405-1430

Mössbauer study of 57Fe-doped La 2-xSr xCuO 4 : local magnetic properties in the semiconducting, superconducting and normal metallic regions of the phase diagram

P. Imbert, G. Jéhanno, P. Debray, C. Garcin and J.A. Hodges

Service de Physique de l'Etat Condensé, Departement de Recherche sur l'Etat Condensé, les Atomes et les Molécules, Centre d'Etudes de Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France


(Received 28 February 1992, accepted 24 March 1992)

Abstract
From Mössbauer and resistivity measurements on 57Fe-doped La 2-xSr xCuO 4, we have explored the phase diagram of the series for $0\leq x \leq 0.30$ and $1.5~{\rm K} \leq T \leq 295$ K and we have studied the local magnetic properties in the semiconducting, superconducting, and normal metallic phases. The most outstanding result concerns the coexistence over part ( $0.06 \lesssim x \lesssim 0.16$) of the total ( $0.06 \lesssim x \lesssim 0.25$) superconducting range of two different fractions showing different local behaviours. The first fraction corresponds to intrinsic spin-freezing, below $\sim 8$ K, in the Cu sublattice. The relative sample volume of this fraction which is attributed to semiconducting domains decreases as x increases. In the second fraction which is presumably superconducting, there is no evidence of intrinsic Cu moments, however iron induced local magnetic order is present. In the semiconducting fraction the Cu magnetic moments remain essentially parallel to the basal plane, while in the superconducting fraction the iron-induced local magnetization moves towards the c axis as x increases. We have performed accurate 57Fe hyperfine measurements in an argon annealed quasi-stoichiometric La 2CuO 4 sample and we have observed an abrupt variation of the magnetization near the Néel temperature. In an air annealed La 2CuO 4+y sample, we have evidenced the presence of oxygen interstitials and we have shown that the effective interlayer magnetic coupling is strongly reduced with respect to the y=0 sample.

Résumé
A partir de mesures de spectrométrie Mössbauer et de résistivité, nous avons exploré le diagramme de phase de la série de composés La 2-xSr xCuO 4 dopés en 57Fe et nous avons étudié les propriétés magnétiques locales dans les phases semiconductice, supraconductrice et métallique normale. Nous avons notamment observé la coexistence de deux fractions présentant un comportement local différent, dans une partie importante ( $0,06\lesssim x \lesssim 0,16$) de la zone supraconductrice totale ( $0,06\lesssim x \lesssim 0,25$) : dans la première fraction, dont le volume relatif détroit quand x augmente, un gel de spins intrinsèque apparaît au-dessous de 8 K dans le sous réseau du cuivre; nous attribuons cette fraction à des domaines semiconducteurs. Par contre, il n'apparaît pas de moment magnétique intrinsèque du cuivre dans la seconde fraction, présumée supraconductice, mais on y observe un ordre magnétique local induit par le fer. Dans les régions semiconductices, les moments magnétiques de Cu restent essentiellement parallèles au plan de base, alors que dans la fraction supraconductrice l'aimantation locale induite par le fer se rapproche de l'axe c lorsque x augmente. Nous avons réalisé des mesures hyperfines précises sur 57Fe dans un échantillon quasi-stoechiométrique de La 2CuO 4 recuit sous argon et observé une décroissance abrupte de l'aimantation à la température de Néel. Dans un échantillon de La 2CuO 4+y recuit dans l'air, nous avons mis en évidence la présence d'intersticiels d'oxygène et montré que le couplage magnétique effectif entre les couches était fortement réduit par rapport à l'échantillon où $y\simeq 0$.



© Les Editions de Physique 1992

Current usage metrics show cumulative count of Article Views (full-text article views including HTML views, PDF and ePub downloads, according to the available data) and Abstracts Views on Vision4Press platform.

Data correspond to usage on the plateform after 2015. The current usage metrics is available 48-96 hours after online publication and is updated daily on week days.

Initial download of the metrics may take a while.