Numéro
J. Phys. France
Volume 47, Numéro 6, juin 1986
Page(s) 1021 - 1027
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:019860047060102100
J. Phys. France 47, 1021-1027 (1986)
DOI: 10.1051/jphys:019860047060102100

Triplet spin excitons, structure and conductivity of (TMN)3(AsF 6)2 and (TMN)3(ClO4)2 , the radical cation salts of tetramethoxynaphthalene

J. Krzystek1, J.U. von Schütz1, G. Ahlgren2, J. Hellberg2, S. Söderholm3 et G. Olovsson4

1  3. Physikalisches Institut, Universitat Stuttgart, Pfaffenwaldring 57, D-7000 Stuttgart 80, West Germany
2  Department of Organic Chemistry, The Royal Institute of Technology, S-10044 Stockholm, Sweden
3  Department of Physics , The Royal Institute of Technology, S-10044 Stockholm, Sweden
4  Institute of Chemistry, University of Uppsala, Box 531, S-75121 Uppsala, Sweden


Abstract
The 3 : 2 stoichiometry of the (TMN)3(AsF6) 2 salt is reflected in an alternating stack configuration with TMN-triads resulting in a diamagnetic ground state. Triplet spin excitons are accessible with activation energies of 0.19 eV (AsF6) and 0.28 eV (ClO 4). The respective fine structure parameters are D = ± 0.00667 cm -1, E = ∓ 0.00117 cm-1 and D = ± 0.00829 cm -1, E = ∓ 0.00090 cm-1. Spin exchange leads to line narrowing at higher temperatures. The conductivity is quite low (δ(300 K) ˜ 10-4Ω-1 cm-1 (TMN)3(AsF 6)2) and may result from charge carriers, thermally activated from defect states and across the band gap, respectively.


Résumé
La stoechiométrie 3:2 du sel (TMN)3(AsF6)2 se manifeste dans une configuration en pile altemée avec des groupes de 3 (TMN) conduisant à un état fondamental diamagnétique. Les excitons de spins triplets sont accessibles avec des énergies d'activation de 0,19 eV (AsF 6) et 0,28 eV (ClO4). Les paramètres respectifs de structure fine sont D = ± 0,00667 cm-1, E = ∓ 0,00117 cm-1 et D = ± 0,00829 cm-1, E = ∓ 0,00090 cm-1. L'échange de spin conduit à un rétrécissement de raie à haute température. La conductivité est très faible (δ(300 K)) ˜ 10-4 Ω-1 cm-1 (TMN)3(AsF6)2) et peut résulter de porteurs de charge activés thermiquement à partir d'états de défauts et à travers la bande interdite, respectivement.

PACS
6166H - Organic compounds.
7135 - Excitons and related phenomena.
7215N - Collective modes (e.g., in one-dimensional conductors).
7220F - Low-field transport and mobility; piezoresistance.

Key words
crystal atomic structure of organic compounds -- diamagnetic properties of substances -- electrical conductivity of crystalline semiconductors and insulators -- EPR line breadth -- excitons -- magnetic semiconductors -- one dimensional conductivity -- organic compounds -- organic semiconductors -- paramagnetic resonance of ions and impurities -- spin dynamics -- triplet state