Phonon modes of -(BEDT-TTF)ICl coupled with charge and spin studied by inelastic neutron scattering

中性子非弾性散乱でみる-(BEDT-TTF)IClにおける電荷及びスピンと結合したフォノンモード

河村 聖子   ; 松浦 直人*; 井口 敏*; 佐々木 孝彦*; 谷口 弘三*; 窪田 愛子*; 佐藤 一彦*; 稲村 泰弘  ; 菊地 龍弥*  ; 中島 健次  

Kawamura, Seiko; Matsuura, Masato*; Iguchi, Satoshi*; Sasaki, Takahiko*; Taniguchi, Hiromi*; Kubota, Aiko*; Sato, Kazuhiko*; Inamura, Yasuhiro; Kikuchi, Tatsuya*; Nakajima, Kenji

-(BEDT-TTF)IClは、=62K以下でグラス的な強誘電、さらに=22K以下で反強磁性秩序を示す、有機ダイマーモット絶縁体である。このような分子性導体では、低エネルギーフォノンが電荷・スピンと同じエネルギー領域に存在し、そのため格子が電荷及びスピン自由度と強く結合していることが期待される。我々は、電荷及びスピン自由度と結合したフォノンについて調べるため、J-PARCに設置されたチョッパー分光器アマテラスを用いて中性子非弾性散乱測定を行なった。この系は、最も低エネルギーの光学フォノンが4.2meVに現れる。このモードの強度を詳しく解析すると、高温からに向かって温度が下がるにつれ強度は増加し、以下で一定となり、以下で急激に増加することがわかった。会議では、異なる波数ベクトル位置でのこの4.2meVモードの振る舞いについて報告し、電荷・スピン自由度との関連について議論する。

-(BEDT-TTF)ICl is an organic dimer-Mott insulator which exhibits a glassy ferroelectric state below = 62K and an antiferromagnetic order below = 22K. It is expected in such molecule-based materials that low-energy phonon modes lie in the energy region of charge and spin, and then the lattice is expected to couple with charge and spin degrees of freedom. To observe such phonon modes in this system, we have performed inelastic neutron scattering study using a chopper spectrometer AMATERAS installed at J-PARC MLF. The system shows the lowest-energy optical phonon mode at = 4.2 meV. which is significantly related to the charge degree of freedom. Analyzing the data more in detail, the intensity of the 4.2 meV-mode monotonically increases with lowering temperature toward , becomes constant below and drastically increases below . The behavior of the optical phonons at some representative positions are reported.