J. Phys. France 49, 103-110 (1988)
DOI: 10.1051/jphys:01988004901010300

The order disorder phenomenon in YBa2Cu3O7_ δ for varying δ and the possible existence of two ordering temperatures

M.T. Béal-Monod

Laboratoire de Physique des Solides, Bâtiment 510, Université de Paris-Sud, 91405 Orsay, France

Abstract
We examine a model of long range atomic ordering in YBa2Cu 3O7-δ (0 ≤ δ ≤ 0.5 ), when the temperature T varies, in particular below the tetragonal-orthorhombic transition temperature To. A simple mean field description with two order parameters and interactions between first and second neighbours, is proposed for the ordering in the oxygen deficient basal CuO planes. It is the two dimensional analogue of the one given in the past for b.c.c. Fe1-xAl x, alloys and seems appropriate here according to recent experimental results. According to this scheme, a second ordering temperature T' o is expected to occur below To and to increase with δ while T o decreases. The observation of T'o may have been missed in fast cooling experiments so far, since equilibrium requires a long time to be reached at ordering temperatures. Recently experiments performing slow annealings appear to indeed support the existence of that second transition, all the more important that it is experimentally accompanied by an increase of the superconducting temperature Tc.

Résumé
Nous examinons un modèle d'ordre atomique à longue distance dans YBa 2Cu3O7- δ (0 ≤ δ ≤ 0,5 ), à température T variable, en particulier pour T inférieure à la température de transition To séparant les phases tétragonale et orthorhombique. Une description simple en champ moyen est proposée avec deux paramètres d'ordre et des interactions entre premiers et seconds voisins pour rendre compte d'un ordre à longue distance dans les plans de base CuO déficients en oxygène. Cette description est la transposition à deux dimensions de celle donnée autrefois pour les alliages cubiques centrés Fe1-xAlx et semble appropriée ici d'après des résultats expérimentaux récents. Selon un tel schéma, une deuxième température d'ordre T'o est attendue en dessous de To ; elle croît avec δ tandis que To décroît. L'observation de T'o a pu passer inaperçue dans les expériences à refroidissement rapide, puisque l'équilibre est très long à s'établir à une température d'ordre. Récemment des expériences utilisant des cycles de recuit lents semblent en effet suggérer l'existence d'une seconde température d'ordre, d'autant plus importante qu'elle s'accompagne, expérimentalement, d'une augmentation de la température de supraconductivité Tc.

PACS
6150K - Crystallographic aspects of phase transformations; pressure effects.
6460C - Order-disorder transformations; statistical mechanics of model systems.
7470K - Organic superconductors.
7470 - Superconducting materials.

Key words
barium compounds -- long range order -- order disorder transformations -- type II superconductors -- yttrium compounds