Temperature- and pressure-dependent metallic states in(BEDT−TTF)8[Hg4<

Abstract

Temperature-driven metal-insulator and pressure-driven insulator-metal transitions observed in (BEDT-TTF) 8 [Hg 4 X 12 (C 6 H 5 Y ) 2 ] with X = Y = Br are studied through band-structure calculations based on x-ray crystal-structure determination and Shubnikov-de Haas (SdH) oscillation spectra, respectively. In connection with the chemical pressure effect, the transition, which is not observed for X = Cl, is due to a gap opening linked to structural changes as the temperature decreases. Even though many-body interactions can be inferred from the pressure dependence of the SdH oscillation spectra, all the data can be described within a Fermi-liquid picture.

Стабилизация металлического состояния в квазидвумерном органическом металле (ET)-=SUB=-8-=/SUB=-Hg-=SUB=-4-=/SUB=-Br-=SUB=-12-=/SUB=-(C-=SUB=-6-=/SUB=-H-=SUB=-5-=/SUB=-Cl)-=SUB=-2-=/SUB=- под давлением 6 kbar

“…Катионные слои составлены из молекул ЕТ, при этом хорошее перекрытие π-орбиталей атомов серы между молекулами обеспечивает металлический перенос квазичастиц вдоль слоев. Анионные непроводящие слои в металлах семейства состоят из заряженных анионов 4[HgX 3 ] − и молекул растворителя (C 6 H 5 Y ) 2 [4,5]. Таким образом, формируется хорошо выраженная квазидвумерная структура с анизотропией проводимости вдоль и перпендикулярно проводящим слоям порядка 10 3 −10 4 .…”

“…Квантово-химические расчеты показали, что при комнатной температуре и нормальном давлении все четыре соединения являются компенсированными металлами (четыре электрона на элементарную ячейку). Рассчитанная для них поверхность Ферми представляет собой электронный и дырочный " карманы" с одинаковой площадью, величина которой незначительно различается в разных членах семейства и составляет порядка 10% от площади первой двумерной зоны Бриллюэна [5][6][7][8]. При понижении температуры в соединениях с X = Y = Br (далее (Br, Br)) и X = Br, Y = Cl (далее (Br, Cl)) происходит переход металл−диэлектрик при температурах T ∼ 120 и ∼ 90 K соответственно [4].…”

“…Соединения с X = Y = Cl (далее (Cl, Cl)) и X = Cl, Y = Br (далее (Cl, Br)) сохраняют металлическое состояние до самых низких температур [4]. Анализ структурных данных в соединении (Br, Br) показал, что при охлаждении вследствие конформационных изменений в молекулах ЕТ перекрытие π-орбиталей в катионных слоях уменьшается, размер карманов сокращается и при T c ∼ 120 K формируется диэлектрическая щель [5]. Внешнее давление ослабляет конформационные изменения, и уже при давлении P ∼ 4 kbar металлическое состояние в соединении (Br, Br) остается устойчивым вплоть до гелиевых температур [5].…”

“…Анализ структурных данных в соединении (Br, Br) показал, что при охлаждении вследствие конформационных изменений в молекулах ЕТ перекрытие π-орбиталей в катионных слоях уменьшается, размер карманов сокращается и при T c ∼ 120 K формируется диэлектрическая щель [5]. Внешнее давление ослабляет конформационные изменения, и уже при давлении P ∼ 4 kbar металлическое состояние в соединении (Br, Br) остается устойчивым вплоть до гелиевых температур [5]. Атомы хлора меньше атомов брома, и, как следствие, хлорсодержащий анион уменьшает размер элементарной ячейки, что приводит к сближению молекул ЕТ и уменьшению конформационного влияния в катионном слое аналогично внешнему давлению.…”

“…Атомы хлора меньше атомов брома, и, как следствие, хлорсодержащий анион уменьшает размер элементарной ячейки, что приводит к сближению молекул ЕТ и уменьшению конформационного влияния в катионном слое аналогично внешнему давлению. Возникает так называемый " эффект химического сжатия" [5]. Результатом его является стабильное металлическое состояние в соединениях (Cl, Cl) и (Cl, Br) во всем диапазоне температур.…”