欠掺杂 La$_{2-x}$Ba$_x$CuO$_4$ 结构相变的高分辨 X 射线散射研究

我们利用高分辨 X 射线散射技术研究了高质量欠掺杂 La$_{2-x}$Ba$_x$CuO$_4$ 单晶中的结构相变。我们研究了 x=0.125、0.095 和 0.08 的单晶样品中与连续的高温四方相（HTT，$I4/mmm$）到中温正交相（MTO，$Cmca$）相变相关的临界性质，并发现所有行为均与三维 XY 临界性一致，这与理论预期相符。在极宽的温度范围内观察到了正交应变 2(a-b)/(a+b) 的幂律行为，该范围跨越了相图中大部分 MTO 区域。在强不连续 MTO$\to$LTT 相变以下的低温测量中，对 x=0.125 和 x=0.095 样品中的低温四方相（LTT，$P4_{2}/ncm$）研究表明，与 HTT 相中相关波矢处观察到的散射相比，LTT 相的特征是相对宽的 Bragg 散射。这表明 LTT 相要么是四方相与正交相的混合，要么是具有极小正交应变的正交相，这与先前在混合 La$_{2-x}$Sr$_{x-y}$Ba$_y$CuO$_4$ 单晶中报道的“正交性较弱”的低温结构相一致。我们比较了欠掺杂 La$_{2-x}$Ba$_x$CuO$_4$ 中结构相变与超导相变的复杂温度-组分相图，发现其与多晶样品上获得的结果吻合良好。