Étude conjointe par calculs ab-initio et analyse de la densité électronique du composé moléculaire (EDO-TTF)₂-PF₆ présentant une transition métal-isolant

Joint ab-initio and electronic density study of (EDO-TTF)₂-PF₆ compound showing a metal insulator phase transition

• Auteur / Autrice : Flavien Aubert
• Direction : Philippe Rabiller, Brice Arnaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Rennes 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transitions métal-isolant

Conducteurs organiques

Théorie de la fonctionnelle de densité

Méthodes ab initio (chimie quantique)

Électrons -- Distribution

Résumé

Ce travail a consisté en l'étude conjointe par calculs ab-initio et analyse topologique de la densité électronique du sel organique à empilements ségrégués (EDO-TTF)2PF6 pour comprendre les mécanismes à l'origine de la transition métal-isolant que ce composé subit à 278K. Cette transition originale peut être photo-induite sur des échelles de temps ultra-court et présente de multiples aspects : instabilité de type Peierls, mise en ordre de charge peu commune du type ''0 +1 +1 0'' des tétramères d'EDO-TTF et mise en ordre (rotation) des ions PF6. A partir de calculs basés sur la fonctionnelle de la densité (DFT), nous avons pu étudier les structures électroniques dans les deux phases et, avec l'appui de l'analyse des points critiques de liaison intermoléculaires, établir un modèle type liaison forte ajusté sur les structures de bandes ab-initio. Ceci nous a permis de caractériser l'onde de densité de charge et de proposer un mécanisme de transition piloté par les interactions électrostatiques.

During this work, we have investigated, using DFT calculation and topological analysis of the electron density, the metal to insulator phase transition occuring in the organic compound (EDO-TTF)2PF6. This phase transition takes place at 278K but can also be photo-induced on pico-second time scale. It also exhibits many different aspects of phase transition : Peierls like instability, exotic 0 +1 +1 0 charge ordering of EDO-TTF tetramers and orientational ordering of PF6 ions. Using high and low temperature band structure as well as bond critical points analysis we could fit a tight-binding model to ab-initio calculations from which we have been able to find and characterize the charge density wave and propose a transition mechanism governed by coulombic interactions.