J. Phys. France 44, 975-984 (1983)
DOI: 10.1051/jphys:01983004408097500

Pressure-temperature phase diagrams of several (TMTTF)2X compounds : stabilisation of a highly conducting metallic state under pressure in (TMTTF)2Br

S.S.P. Parkin^{1, 2}, F. Creuzet¹, D. Jérome¹, J.M. Fabre³ et K. Bechgaard<sup>4

1</sup>  Laboratoire de Physique des Solides, Bâtiment 510, Université Paris-Sud, 91405 Orsay, France
²  Present address : I.B.M. Research Laboratory, 5600 Cottle Road, San Jose, CA 95193, U.S.A.
³  Laboratoire de Chimie Structurale Organique (U.S.T.L.), 34060 Montpellier, France
⁴  H. C. Orsted Instituttet, Universitetsparken 5, DK-2100, Denmark

Abstract
Needle axis resistivity measurements on several TMTTF (tetramethyltetrathiafulvalene) salts of the form (TMTTF)2X, with X = Br, ClO4, PF 6, are presented for pressures up to 32 kbar. The pressure-temperature phase diagrams of all three materials are similar with the stabilization under pressure of a metallic state to low temperatures (˜ 20 K), below which there is a well defined metal-insulator transition. For (TMTTF) 2Br the M-I transition is completely suppressed for pressures above some critical pressure Pc ˜ 25 kbar and the compound is metallic to the lowest temperatures considered in this study, ˜ 1 K. Significant differences are found between samples grown from different chemical solvents : in one case the samples have resistance ratios exceeding 400 at 25 kbar with a conductivity greater than 106 (Ωcm) -1 at 4 K, the highest values yet reported for any organic conductor. In the other case the samples show a possible superconducting transition near 3.5 K at 25 kbar, but have smaller resistance ratios (< 100). For the latter samples at 25 kbar there is no saturation of the resistance in the low temperature regime, whereas for the former the resistance saturates below 10 K. These results suggest slightly difrent critical pressures for these salts. Pc are much higher for the ClO4 and PF6 salts (> 35 kbar). Magnetoresistance measurements have been made on samples of (TMTTF)2 Br as a function of pressure, for field applied along the c* axis. The magnetoresistance progressively increases with increasing pressure obtaining substantial values ((ρ(80 kG)-ρ(H = 0))/ρ( H = 0) ˜ 2-4) near Pc. These results establish that under pressure the physical properties of the (TMTTF)2X salts become increasingly to ressemble those of their selenium counterparts, (TMTSeF) 2X.

Résumé
Nous présentons des mesures de résistivité sous pression jusqu'à 32 kbar de plusieurs sels de TMTTF (tétraméthyltétrafulvalène) de formule (TMTTF) 2X avec X = Br, ClO4, PF6. Les diagrammes de phase pression-température de ces trois matériaux sont semblables avec stabilisation sous pression d'un état métallique jusqu'à basse température (~ 20 K), ou existe une transition métal-isolant (M-I) bien définie. Pour le composé (TMTTF)2Br la transition M-I est complètement supprimée pour des pressions supérieures à une pression critique, Pc, d'environ 25 kbar et le composé est alors métallique jusque dans les plus basses températures atteintes dans cette étude (~ 1 K). Des différences significatives sont obtenues pour des échantillons fabriqués à partir de différents solvants chimiques : dans un cas les échantillons ont des rapports de résistance supérieurs à 400 à 25 kbar avec une conductivité plus grande que 106 (Ωcm) -1 à 4 K, ce qui est la plus grande valeur de conductivité jamais atteinte pour un conducteur organique. Dans un autre cas les échantillons présentent une transition supraconductrice possible aux environs de 3,5 K à 25 kbar, mais avec des rapports de résistance plus petits (< 100). Pour ces derniers échantillons il n'y a pas de saturation de la résistance à basse température, alors que pour les premiers la résistance est saturée en dessous de 10 K. Ces résultats suggèrent des pressions critiques légèrement différentes pour ces sels. Les Pc sont beaucoup plus grandes pour les sels de ClO4 and PF6(> 35 kbar). Des mesures de magnétorésistance en fonction de la pression ont été effectuées sur les échantillons de (TMTTF) 2Br, avec le champ magnétique appliqué suivant l'axe c*. La magnétorésistance augmente progressivement avec la pression, atteignant des valeurs non négligeables (ρ(80 kG)-ρ(H = 0))/ρ(H = 0) ~ 2-4 près de Pc . Ces résultats montrent que sous pression les propriétés physiques des sels de (TMTTF)2X ressemblent de plus en plus à leurs homologues séléniés (TMTSeF)2X.

PACS
7280L - Polymers; organic compounds (including organic semiconductors).
7130 - Metal-insulator transitions and other electronic transitions.

Key words
high pressure effects in solids -- magnetoresistance -- metal insulator transition -- one dimensional conductivity -- organic compounds -- phase diagrams