J. Physique Lett. 44, 311-319 (1983)
DOI: 10.1051/jphyslet:01983004408031100

Incommensurate-commensurate transition in TaS3

Z.Z. Wang¹, H. Salva¹, P. Monceau¹, M. Renard¹, C. Roucau², R. Ayroles², F. Levy³, L. Guemas⁴ et A. Meerschaut<sup>4

1</sup>  Centre de Recherches sur les Très Basses Températures, C.N.R.S., BP 166 X, 38042 Grenoble Cedex, France
²  Laboratoire d'Optique Electronique du CNRS, BP 4347, 31055 Toulouse Cedex, France
³  Institut de Physique Appliquée, Ecole Polytechnique Fédérale, PHB Ecublens, CH-1015 Lausanne, Suisse
⁴  Laboratoire de Chimie du Solide, BP 1044, 44037 Nantes Cedex, France

Abstract
Careful electron diffraction measurements show that the Peierls distortion, which appears in TaS3 with the orthorhombic structure at To = 215 K, is weakly incommensurate with the underlying lattice. The periodicity of the distortion is temperature dependent and locks at T'0 = 140 K to a value equal to four times the lattice constant. This incommensurate-commensurate transition is observable in transport measurements and also in dynamical properties of the charge density wave. We explain this transition with a model where the charge density waves on two sets of chains are strongly coupled.

Résumé
Par des mesures de diffraction électronique, nous montrons que la transition de Peierls qui apparait à To = 215 K dans le composé orthorhombique TaS 3 a une période, le long de l'axe des champs, faiblement incommensurable avec le réseau cristallin. Cette période varie avec la température jusqu'à T'0 = 140 K où elle devient égale à quatre fois la période du réseau. Cette transition incommensurable-commensurable est mise en évidence dans les mesures de transport et dans les propriétés dynamiques de l'onde de densité de charge. Pour expliquer cette transition, nous proposons un modèle qui couple fortement les ondes de densité de charge qui apparaissent sur deux ensembles de chaines.

PACS
7130 - Metal insulator transitions and other electronic transitions.
7145 - Collective effects condensed matter electronic structure.
7215N - Collective modes: low dimensional conductors.
7260 - Mixed conductivity and conductivity transitions.

Key words
charge density waves -- commensurate incommensurate transformations -- electron diffraction examination of materials -- one dimensional conductivity -- Peierls instability -- tantalum compounds -- transport properties -- TaS sub 3 -- electron diffraction measurements -- Peierls distortion -- orthorhombic structure -- weakly incommensurate -- periodicity -- incommensurate commensurate transition -- dynamical properties -- charge density wave