J. Phys. France 50, 77-90 (1989)
DOI: 10.1051/jphys:0198900500107700

The La (Ba2-xLax)Cu3- yOz single crystals : structures and conductivity

G. Collin¹, A.C. Audier¹, P.A. Albouy¹, S. Senoussi¹, R. Comes¹, M. Konczykowski² et F. Rullier-Albenque<sup>2

1</sup>  Laboratoire de Physique des Solides, U.A. 02, Bât. 510, Université Paris-Sud, 91405 Orsay, France
²  Laboratoire des Solides Irradiés, Ecole Polytechnique, 91128 Palaiseau, France

Abstract
The crystal structure of the orthorhombic and tetragonal phases of La(Ba 2-xLax)Cu3-yO 6+x/2-y+ z are determined on twinned crystals. The orthorhombic structure, obtained for low x, is close to the regular Y-Ba-Cu-O type (twin a * b * c-b * a * c), but is highly copper deficient on the Cu(1) site (~ 30 %). The local correlations (ξ ~ 20 Å) between copper atoms and vacancies, as deduced from X-ray diffuse scattering, correspond to a short-range segregation of vacancies in chains. As a consequence of the large amount of defects, these crystals are non-typical semiconductors. The tetragonal structure, x ≈ 0.50, leads to tri-twinned crystals with 90° faulting, a * a * 3 a-a * 3 a * a -3 a * a * a (a, the perovskite lattice constant). In these materials the copper sites are found to be strongly anharmonic. This is due to the disorder introduced by the La-Ba substitution. These crystals are also semiconductors with a T-1/4 activation law for the conductivity which indicates that variable range hopping is expected to set in, a consequence of localization by the disorder.

Résumé
Les structures des phases orthorhombique et quadratique de La(Ba 2-xLax)Cu3-y O6+x/2- y+z ont été determinées sur des cristaux maclés. La structure orthorhombique, observée pour x petit, est proche de la structure Y-Ba-Cu-O (macle a * b * c-b * a * c), mais présente un très fort taux de défauts sur le site Cu(1) (~ 30 %). Les corrélations locales (ξ = 20 Å) entre atomes de cuivre et lacunes, déduites de la diffusion des rayons X, correspondent à une ségrégation à courte distance des lacunes en chaînes. Comme conséquence du taux de défauts élevé, ces cristaux sont des semi-conducteurs non typiques. La structure quadratique, x ~ 0.50, conduit à des cristaux trimaclés avec des fautes à 90°. a * a * 3 a-a * 3 a * a-3 a * a * a (a, le paramètre de la perovskite). Dans ces matériaux les potentiels des sites cuivre sont fortement anharmoniques. Ceci est dû au désordre introduit par la substitution La-Ba. Ces cristaux sont également semi-conducteurs avec une loi d'activation en T-1/4, ce qui indique que la conductivité est de type variable range hopping, consequence d'une localisation par le désordre.

PACS
7472D - La-based cuprates.
7220F - Low-field transport and mobility; piezoresistance.
6172D - Experimental determination of defects by diffraction and scattering.

Key words
barium compounds -- crystal atomic structure of inorganic compounds -- high temperature superconductors -- hopping conduction -- lanthanum compounds -- semiconductor materials -- twinning -- vacancies crystal -- X ray diffraction examination of materials