The effects of a low temperature irradiation on TTF-TCNQ and related compounds

Abstract
Measurements of the electrical conductivity of TTF-TCNQ, TSF-TCNQ and HMTSF-TCNQ samples which have been irradiated at 21 K with fast neutrons (1 MeV) are presented. At this temperature a fast neutron dose of 4.3 x 1015 neutrons/cm2 increases the longitudinal resistivity of HMTSF-TCNQ by a factor of 5, decreases the longitudinal resistivity of TTF-TCNQ by a factor of 5 and decreases its transverse resistivity by an order of magnitude, and decreases the longitudinal resistivity of TSF-TCNQ by an order of magnitude. A phenomenological quantitative analysis of the resistivity versus dose curves has been made. In this analysis the irradiated TCNQ salts are considered to be inhomogeneous materials composed of small damaged volumes more (or less) conducting than the pure material. These damaged volumes are included at random in a matrix of undamaged crystal. With this effective medium model, one can estimate the number of atoms n included in the transformed volume around a radiation induced point defect. For the materials above we found the following values : (absolute values of n are known within a factor 4 or 5). The annealing effects on the low temperature radiation induced defects have been examined and an annealing peak is observed about 140 K in TTF-TCNQ and 85 K in TSF-TCNQ. These results suggest that, at low temperature, irradiated crystals of TCNQ salts as well as so called pure crystals contain macroscopic inhomogeneities due to defects. All the materials are probably mixtures of more or less distorded volumes.

Résumé
Nous présentons des mesures de résistance électrique de TTF-TCNQ, TSF-TCNQ et HMTSF-TCNQ irradiés à 21 K par des neutrons rapides. A cette température une dose de 4,3 x 1015 neutrons rapides/cm2 multiplie la résistivité longitudinale de HMTSF-TCNQ par 5 alors qu'elle divise celle de TTF- par 5 et de TSF-TCNQ par 10. La forme des courbes représentant l'évolution de la résistivité en fonction de la dose a pu être expliquée quantitativement en s'appuyant sur le modèle phénoménologique suivant : sous irradiation, les sels de TCNQ sont considérés comme des matériaux inhomogènes composés de petits volumes transformés par l'irradiation, plus (ou moins) conducteurs que le matériau pur, inclus au hasard dans une matrice de matériau non encore endommagé. On sait traiter ces systèmes inhomogènes en appliquant un modèle dit du milieu effectif. On peut estimer, grâce à cette théorie, le nombre n d'atomes contenus en moyenne dans le volume transformé autour de chaque défaut d'irradiation. On trouve : L'agitation thermique restaure partiellement les effets d'une irradiation à basse température. On observe un pic de recuit centré autour de 140 K dans TTF-TCNQ et de 85 K dans TSF-TCNQ.