DOI: 10.1051/jp1:1996176
J. Phys. I France 6 (1996) 1581-1595

Temperature and Pressure Dependence of the Crystal Structure of the Magnetic Molecular Conductor: (BEDT-TTF) CuBr

Philippe Guionneau¹, Jacques Gaultier¹, Daniel Chasseau¹, Georges Bravic¹, Yvette Barrans¹, Laurent Ducasse², Daisuke Kanazawa³, Peter Day³ and Mohamedally Kurmoo<sup>3

1</sup>  Laboratoire de Cristallographie, Université Bordeaux I. 351 cours de la Libération, 33405 Talence Cedex, France
²  Laboratoire de Physico-Chimie Théorique, Université Bordeaux I, 351 cours de la Libération, 33405 Talence Cedex, France
³  The Royal Institution of Great Britain, 21 Albemarle Street, London, W1X 4BS, U.K.

(Received 10 May 1996, revised 12 July 1996, accepted 19 August 1996)

Abstract
The magnetic molecular semiconductor (BEDT-TTF) ₃CuBr ₄ (BEDT-TTF: bis(ethylenedithio)-tetrathiafulvalene) exhibits a phase transition at 60 K accompanied by an abrupt fall in magnetic susceptibility. It also shows the largest increase of conductivity with pressure of all organic conductors with a transition to a metallic state at about 5 kbar. The temperature dependent structural study (10-298 K) shows that the positive charge localised on one of the two crystallographically independent BEDT-TTF at room temperature is equally distributed at 10 K and furthermore that the CuBr ^2-₄ remains square planar, contrary to the hypothesis of a Jahn-Teller distortion suggested by EPR. The pressure dependent crystallographic study (0-15 kbar) may explain the dramatic effect of applying pressure on organic crystals. The intermolecular empty spaces are strongly reduced at 10 kbar explaining the increase of conductivity. The crystallographic results require the physical properties of this salt at low temperature to be re-examined.

Résumé
le sel (BEDT-TTF) ₃ CuBr ₄ (BEDT-TTF: bis(éthylènedithio)-tétrathiofulvalène) présente une transition entre deux états semi-conducteurs qui s'accompagne d'une perte de susceptibilité magnétique à 60 K. L'application d'une pression engendre l'augmentation de conductivité la plus importante observée dans les conducteurs organiques et induit une transition vers un état métallique à 5 kbar. L'étude structurale en température (10-295 K) montre que la localisation de la charge sur l'un des deux cations cristallographiquement indépendants présente à température ambiante disparaît à 10 K et prouve que l'anionCuBr ^2-₄ reste de géométrie plan carré contrairement à ce qu'une distorsion de type Jahn-Teller suggérée par RPE pouvait laisser penser. L'étude structurale à haute pression (0-15 kbar) confirme que le caractère monocristallin des cristaux organiques peut disparaître par application de pression. Les espaces intermoléculaires sont considérablement réduits à 10 kbar en accord avec l'évolution de la conductivité. Au regard de ces résultats, les propriétés physiques de ce sel paraissent devoir être réexaminées.

© Les Editions de Physique 1996