Abstract
We present local structural evidence for the existence of charge inhomogeneities at low temperature in underdoped and optimally doped La2−x Sr x CuO4. The inhomogeneities disappear for x ≥ 0.2. The evidence for the charge inhomogeneities comes from an anomalous increase in the inplane Cu–O bond length distribution in the underdoped samples as well as evidence for CuO6 octahedral tilt inhomogeneities in the intermediate range structure. Preliminary analysis of the temperature dependence of this phenomenon indicates that the inhomogeneities set in at temperatures in the range 60 K < T co < 130 K, which depends on doping.
Similar content being viewed by others
REFERENCES
J. M. Tranquada, D. J. Buttrey, V. Strachan, and J. E. Lorenzo, Phys. Rev. Lett. 73, 1003 (1994).
V. Sachan, D. J. Buttrey, J. M. Tranquada, J. E. Lorenzo, and G. Shirane, Phys. Rev. B 51, 12742 (1995).
C. H. Chen and S.-W. Cheong, Phys. Rev. Lett. 76, 4042 (1996).
S. Mori, C. H. Chen, and S.-W. Cheong, Nature 392, 473 (1998).
J. M. Tranquada, B. J. Sternlieb, J. D. Axe, Y. Nakamura, and S. Uchida, Nature 375, 561 (1995).
J. M. Tranquada, J. D. Axe, N. Ichikawa, Y. Nakamura, S. Uchida, and B. Nachumi, Phys. Rev. B 54, 7489 (1996).
J. M. Tranquada, J. D. Axe, N. Ichikawa, A. R. Moodenbaugh, Y. Nakamura, and S. Uchida, Phys. Rev. Lett. 78, 338 (1997).
N. Ichikawa, S. Uchida, J. M. Tranquada, T. Niemöller, P. M. Gehring, S.-H. Lee, and J. R. Schneider, cond-mat/9910037.
J. Zaanen and O. Gunnarson, Phys. Rev. B 40, 7391 (1989).
H. J. Schulz, Phys. Rev. Lett. 64, 1445 (1989).
V. J. Emery and S. A. Kivelson, Physica C 209, 597 (1993).
S. R. White and D. J. Scalapino, Phys. Rev. Lett. 80, 1272 (1998).
G. B. Martins, C. Gazza, J. C. Xavier, A. Feiguin, and E. Dagotto, cond-mat/0004316.
V. J. Emery, S. A. Kivelson, and J. M. Tranquada, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96, 8814 (1999).
A. Bianconi, A. Valletta, A. Perali, and N. L. Saini, Solid State Commun. 102, 369 (1997).
C. Castellani, C. Di Castro, M. Grilli, and A. Perali, condmat/ 0001231.
L. Gor'kov, J. Supercond. 12, 9 (1999).
Y. N. Ovchinnikov, S. A. Wolf, and V. Kresin, Phys. Rev. B 60, 4329 (1999).
N. Hasselmann, A. H. Castro Neto, C. M. Smith, and Y. Dimashko, Phys. Rev. Lett. 82, 2135 (1999).
J. B. Goodenough and J.-S. Zhou, Phys. Rev. B 49, 4251 (1994).
J. C. Phillips, Philos. Mag. B 79, 527 (1999).
R. S. Markiewicz, J. Phys. Chem. Solids 58, 1179 (1997).
T. E. Mason, G. Aeppli, and H. Mook, Phys. Rev. Lett. 68, 1414 (1992).
T. R. Thurston, P. M. Gehring, G. Shirane, R. J. Birgeneau, M. A. Kastner, Y. Endoh, M. Matsuda, K. Yamada, H. Kojima, and I. Tanaka, Phys. Rev. B 46, 9128 (1992).
K. Yamada, C. H. Lee, K. Kurahashi, J. Wada, S. Wakimoto, S. Ueki, H. Kimura, Y. Endoh, S. Hosoya, G. Shirane, R. J. Birgeneau, M. Greven, M. A. Kastner, and Y. J. Kim, Phys. Rev. B 57, 6165 (1998).
H. A. Mook, P. Dai, F. Dog¡ an, and R. D. Hunt, Nature 404, 729 (2000).
A. W. Hunt, P. M. Singer, K. R. Thurber, and T. Imai, Phys. Rev. Lett. 82, 4300 (1999).
M. K. Crawford, R. L. Harlow, E. M. McCarron, W. E. Farneth, J. D. Axe, H. Chou, and Q. Huang, Phys. Rev. B 44, 7749 (1991).
B. Büchner, M. Braden, M. Cramm, W. Schlabitz, W. Schnelle, O. Hoffels, W. Braunisch, R. Müller, G. Heger, and D. Wohlleben, Physica C 185-189, 903 (1991).
T. Egami and S. J. L. Billinge, Underneath the Bragg Peaks (Plenum, New York, 2000), in press.
C. N. J. Wagner, J. Non-Crystal. Solids 31, 1 (1978).
S. J. L. Billinge and T. Egami, Phys. Rev. B 47, 14386 (1993).
P. F. Peterson, M. Gutmann, T. Proffen, and S. J. L. Billinge, J. Appl. Crystallogr. 33, 1192 (2000). See also http:// www.pa.msu.edu/cmp/billinge-group/programs/PDFgetN.
Th. Proffen, R. G. DiFrancesco, S. J. L. Billinge, E. L. Brosha, and G. H. Kwei, Phys. Rev. B 60, 9973 (1999).
M. Gutmann, S. J. L. Billinge, E. L. Brosha, and G. H. Kwei, Phys. Rev. B 61, 11762 (2000).
V. Petkov, I.-K. Jeong, J. S. Chung, M. F. Thorpe, S. Kycia, and S. J. L. Billinge, Phys. Rev. Lett. 83, 4089 (1999).
J. C. Mikkelson and J. B. Boyce, Phys. Rev. Lett. 49, 1412 (1982).
P. G. Radaelli, D. G. Hinks, A. W. Mitchell, B. A. Hunter, J. L. Wagner, B. Dabrowski, K. G. Vandervoort, H. K. Viswanathan, and J. D. Jorgensen, Phys. Rev. B 49, 4163 (1994).
J. B. Goodenough, Ferroelectrics 130, 77 (1992).
E. S. Bozžin, S. J. L. Billinge, G. H. Kwei, and H. Takagi, Phys. Rev. B 59, 4445 (1999).
E. S. Bozžin, S. J. L. Billinge, H. Takagi, and G. H. Kwei, Phys. Rev. Lett. 84, 5856 (2000).
S. J. L. Billinge, G. H. Kwei, and H. Takagi, Phys. Rev. Lett. 72, 2282 (1994).
A. Lanzara, G. M. Zhao, N. L. Saini, A. Bianconi, K. Conder, H. Keller, and K. A. Müller, J. Phys. Condens. Matter 11, L541 (1999).
A. Bianconi, N. L. Saini, A. Lanzara, M. Missori, T. Rossetti, H. Oyanagi, H. Yamaguchi, K. Oka, and T. Ito, Phys. Rev. Lett. 76, 3412 (1996).
T. Niemöller, B. Büchner, M. Cramm, C. Hunt, L. Tröger, and M. Tischer, Physica C 299, 191 (1998).
Y. Petrov, T. Egami, R. J. McQueeney, M. Yethiraj, H. A. Mook, and F. Doğan, cond-mat/0003414.
T. Egami, Y. Petrov, and D. Louca, J. Supercond. 13, 709 (2000).
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Billinge, S.J.L., Božin, E.S., Gutmann, M. et al. Microscopic Charge Inhomogeneities in Underdoped La2−xSrxCuO4: Local Structural Evidence. Journal of Superconductivity 13, 713–722 (2000). https://doi.org/10.1023/A:1007801928742
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1023/A:1007801928742