L'oxychromate Tl₃(CrO₄)Sr₈Cu₄O₁₆ : phénomènes d'ordre entre le thallium et le chrome^*

CRISMAT, CNRS, UMR 6508, 6 boulevard du Maréchal Juin, 14050 Caen Cedex, France

Corresponding author: hervieu@cricrisu.ismra.fr

Received: 13 June 1997
Revised: 19 September 1997
Accepted: 6 November 1997
Published online: 15 March 1998

Abstract

Long range ordering between chromium and thallium has been evidenced for the first time in copper oxychromate Tl₃(CrO₄)Sr₈Cu₄O₁₆ using HREM, XRD and ND. This compound, which crystallizes in an orthorhombic cell with a = 3.7803(1) Å, b = 15.2573(2) Å and c = 17.6737(3) Å  derives from the "1201" TlSr₂CuO₅ structure by replacing one thallium oxygen polyhedra out of four by one CrO₄ group in an ordered way. The Mayn features that characterize this original structure deal with the waving character of the [CuO₂]_∞ layers, and the absolute planar character of the [(Tl,Cr)O]_∞ layers. In the [(Tl,Cr)O]_∞ layers, the thallium and oxygen atoms form triple ribbons of edge-sharing TlO₄ tetrahedra and TlO₆ octahedra running along a, whereas the CrO₄ tetrahedra are displayed in rows running along a, but are disconnected from each other and from the other polyhedra in the layer. Two kinds of CuO₆ octahedra are observed, whose distortions originate from their connection with different polyhedra along c. This superconductor, whose T_c can be raised to 34 K after argon-hydrogen annealing, exhibits a rather high superconducting volume fraction (> 40%) compared to other "1201" thallium cuprates.

Résumé

L'oxychromate Tl(CrO₄)Sr₈Cu₄O₁₆ présente un phénomène d'ordre entre le thallium et le chrome. Ce composé cristallise dans une Maylle orthorhombique de paramètre a = 3,7803(1) Å, b = 15,2573(2) Å et c = 17,6737(3) Å et cette structure dérive de celle de l'oxyde de type 1201 TlSr₂CuO₅ en remplaçant, suivant b, un polyèdre du thallium sur quatre par un groupement chromate. Une caractéristique de cette structure est l'ondulation des couches [CuO₂]_∞ et la planéité des couches mixtes [(Tl,Cr)O]_∞. La couche [(Tl,Cr)O]_∞ peut être décrite à partir de rubans parallèles à a, trois rubans thallium alternant avec un ruban chrome. Les rubans "Tl₃" résultent, suivant a, d'une rangée d'octaèdres TlO₆ prise en "sandwich" entre deux rangées de tétraèdres TlO₄. Chaque tétraèdre TlO₄ partage une arête avec un octaèdre TlO₆ voisin alors que les tétraèdres CrO₄ sont libres autour de l'axe défini par les oxygènes apicaux. Deux sortes d'octaèdres CuO₆ sont observés, pour lesquels les distorsions sont dues à leur connexion, suivant c, avec différents polyèdres. Ce supraconducteur (T_c = 34 K après des recuits successifs sous atmosphère réductrice) présente un volume supraconducteur intéressant (> 40 %) comparé aux autres cuprates de thallium de type 1201.