Microsc. Microanal. Microstruct. 1, 327-341 (1990)
DOI: 10.1051/mmm:0199000105-6032700

Classification and analysis of the non stoichiometry features in the layered lead and thallium cuprates

Maryvonne Hervieu, Claude Michel et Bernard Raveau

Laboratoire de Cristallographie et Sciences des Matériaux ISMRa, Campus 2, Boulevard du Maréchal Juin, 14050 Caen Cedex, France

Abstract
The numerous and varied non stoichiometry features occuring in the high Tc superconductors are directly generated by the own nature of the building principles of these structures i.e. the intergrowth of rock salt-type layers and oxygen deficient perovskite slabs. The coexistence of several cations (sometimes up to six) in the matrix, the possibilities of mixed valencies for some of these cations (Cu-Bi-Tl-Pb-Pr) and the possible occupancy of the crystallographic sites by several cations simultaneously are undoubtly factors susceptible to favor their appearance. Is the acquaintance of these numerous phenomena only a microscopist hobby ? The importance of the microstructural characterization has been widely proved in different stages of the superconductor studies: the existence of extended defects can indeed hinder an accurate interpretation of the physical properties, the survey of the structural mechanisms can open the road to the discovery of new phases and can be an essential help in the optimization of these materials. This paper deals with the classification of the phenomena which can be observed and the analysis of the structural mechanisms which are involved in the lead and thallium cuprates; owing to their particular behavior, bismuth cuprates will be only considered as a comparison.

Résumé
Le nombre et la variété des causes de non-stoéchiométrie existant dans les supraconducteurs à haute température critique sont directement engendrés par les modes de construction de ces structures, c'est à dire l'intercroissance des couches de type NaCl et de type perovskite déficitaire en oxygène. La coexistence de plusieurs cations (jusqu'à 6) dans la matrice, les possibilités de valence mixte pour certains cations (Cu-Bi-Tl-Pb-Pr) et la possibilité d'occupation des sites cristallographiques par plusieurs cations simultanément, sont, sans aucun doute, des facteurs susceptibles de favoriser leur existence. La reconnaissance de ces nombreux phénomènes peut apparaître comme un "hobby" de microscopiste. En fait, l'importance des caractéristiques microstructurales a largement été prouvée par les études sur les supraconducteurs: l'existence de défauts étendus peut être un obstacle à une interprétation fine des propriétés physiques, l'examen des mécanismes structuraux peut ouvrir la voie de la découverte de nouvelles phases et peut être d'une aide essentielle pour l'optimisation des matériaux. Cet article traite de la classification des phénomènes qui sont observés et de l'analyse des mécanismes structuraux intervenant dans les cuprates au plomb et au thalium ; à cause de leur comportement particulier, les cuprates au bismuth sont seulement abordés à titre de comparaison.

PACS
6172D - Experimental determination of defects by diffraction and scattering.
7472J - Other cuprates, including Tl and Hg-based cuprates.

Key words
Microstructure -- Intergrowth -- Mixed oxidation number -- Property structure relationship -- High-Tc superconductors -- Cuprates -- Copper oxides -- Bismuth oxides -- Thallium oxides -- Lead oxides -- Praseodymium oxides -- Nonstoichiometry -- Multi-element compounds -- Experimental study


© EDP Sciences 1990