酸素官能基を導入した新規電子供与体を成分とする有機伝導体の開発

开发含有新电子给体并引入氧官能团作为组分的有机导体

基本信息

批准号：
07J06916
负责人：
白旗崇
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Ehime University (2008)Tokyo Institute of Technology (2007)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

酸素原子を有するドナー分子の合成は難易度が高く、詳細な物性研究がなされていないケースが多い。Fabreらによって報告されている(DMEDO-TTF)_2PF_6は130K付近で一次の構造相転移を示すが、室温の構造、転移後の構造、伝導挙動の詳細は明らかにされていない。本研究課題ではこの物質の130Kにおける相転移を調べる目的で結晶構造と伝導挙動を明らかにした。(DMEDO-TTF)_2PF_6の構造は(EDO-TTF)_2PF_6とほぼ同型であり、(TMTSF)_2X類似の構造である。ドナー分子はhead-to-tailでa軸方向に積層し、ab面に伝導面を形成している。室温の結晶構造解析に基づいて強結合近似法により計算したこの物質のバンド構造とフェルミ面から、この物質が積層方向に擬一次元的な電子系を有することが明らかになった。伝導シートに対し平行に測定した抵抗は室温から金属的な挙動を示すが、伝導シートに対し垂直に測定した場合半導体的な振る舞いを示す。同様の現象は(TMTSF)_2PF_6で報告されており、この物質がバンド計算の結果通り強い一次元性を有することを示している。いずれの方向でも約130Kで抵抗の飛びを伴った急激な転移がみられ。転移温度以下でも金属的挙動は保持されるが、約50Kで金属-絶縁体転移を示す。130K付近の転移は温度履歴(130-195K)があり、また冷却速度に依存した過冷却がみられることから一次の金属-金属転移であると考えられる。130K付近の転移およびこの物質の基底状態を調べるため無配向試料についてSQUIDによる磁化率の測定を行った。磁化率は温度の低下に伴い徐々に減少するが、142Kから上昇し130Kで極大になりその後パウリ常磁性的な振る舞いを示す。抵抗測定と同じように磁化率でも温度履歴が観測され温度範囲(130-195K)もよく一致している。一方、金属-絶縁体転移温度50Kでは磁化率の減少がみられ、この物質の基底状態は非磁性の絶縁相であることが明らかになった。

合成含有氧原子的供体分子非常困难，并且在许多情况下尚未进行详细的物理性质研究。 Fabre等人报道的(DMEDO-TTF)_2PF_6在130K左右表现出一级结构相变，但室温下的结构细节、相变后的结构以及导电行为尚未阐明。在这个研究项目中，我们阐明了这种材料的晶体结构和导电行为，以研究 130K 下的相变。 (DMEDO-TTF)_2PF_6的结构与(EDO-TTF)_2PF_6几乎相同，并且与(TMTSF)_2X类似。供体分子在a轴方向上头尾相连，在a-b平面上形成导电表面。利用基于室温晶体结构分析的强键近似方法计算出该材料的能带结构和费米面，表明该材料在堆叠方向上具有准一维电子系统。平行于导电片测量的电阻在室温下表现出金属行为，但垂直于导电片测量的电阻表现出类似半导体的行为。 (TMTSF)_2PF_6 也报告了类似的现象，表明该材料具有很强的一维性，如能带计算所示。在任一方向上，在大约 130K 时都会观察到伴随着电阻跳跃的快速转变。尽管它在低于转变温度时仍保持其金属行为，但它在大约 50K 时表现出金属-绝缘体转变。 130K 左右的转变具有温度历史 (130-195K)，并且观察到取决于冷却速率的过冷，因此它被认为是一阶金属到金属的转变。为了研究 130K 左右的转变和该材料的基态，我们使用 SQUID 测量了无取向样品的磁化率。磁化率随着温度的降低而逐渐降低，但从142 K开始增加，在130 K时达到最大值，然后表现出泡利顺磁行为。与电阻测量类似，观察磁化率的温度历史，并且温度范围（130-195K）也很好地吻合。另一方面，磁化率在金属-绝缘体转变温度50K时下降，表明该材料的基态是非磁性绝缘相。