Technical Report of ISSP Ser. A: Number 2669

Abstract

The oxygen content of (La(1-x)Sr(x))8Cu8O(16 + delta)(the 8-8-16 + delta phase; x = 0.70 - 0.80) was determined for variously heat-treated samples. It increases with increasing partial pressure of oxygen, for example, x = 0.75; delta = 0.08 (annealed in Ar at 810 C), 0.27 (quenched from 1050 C in air; as-prepared), 2.29 (annealed in O2 at 800 C) and 2.54 (treated under O2 high-pressure 300 atm). X-ray diffraction study, however, disclosed that there are two distinct phases, the oxygen-poor phase (delta approx. = 0.0: the 8-8-16 phase) and the oxygen-rich phase (delta grater than or equals to 2.0: the 8-8-18 phase), and as-prepared samples were the mixture of these two phases. These results are controversial with those in the literature; delta = 0.0 for as-prepared and delta = 1.6 for O2-annealed. The structural refinements of the 8-8-16 phase (Ar-annealed) and the 8-8-18 phase (O2-annealed and O2-high pressured) were carried out with x = 0.775 samples by Rietveld method using the powder X-ray diffraction patterns, and they revealed the oxygen insertion to the interstitial positions on the basal 'Cu-O plane' in the 8-8-18 phase. The electrical resistivity data show semiconductor-like (the 8-8-16 phase) or metallic (the 8-8-18 phase) behavior. And the weak temperature-dependence of the magnetic susceptibility of them can be substantially explained by Pauli-paramagnetism.

(La(1-χ)Srχ)8Cu8O16+δ(8-8-16+δ相;χ=0.79-0.80)の酸素含有量をさまざまに熱処理されたサンプルを使って調べた。酸素の含有量は酸素の分圧の増加とともに増加した。しかしX線回折により2つのきわだった相が存在することがわかった。1つは酸素が豊富な相(δ≧2.0:8-8-18相)であり、いま1つは酸素の少ない相(δ∇0.0:8-8-16相)である。あらかじめ準備したサンプルはこれら2つの相の混合物であった。この結果はあらかじめ準備したサンプルに対してδ=0.0およびO2中で焼なましたサンプルに対してδ=1.6を示す文献の結果と対立している。粉末X線回折パターンを用いて、Rietveld法によりχ=0.775のサンプルについて8-8-16相(Ar中での焼なまし)と8-8-18相(O2中で焼なまし、O2中で加圧)の構造を調べた。その結交、8-8-18相の場合に、Cu-O基底面の格子間位置に酸素の挿入があることがわかった。電気抵抗率のデータから8-8-16相は半導体的ふるまいを、また8-8-18相は金属的ふるまいを示すことがわかった。さらにこれらサンプルの磁化率の弱い温度依存性はPauliの常磁性により大よその説明が可能である。