The neutral-to-ionic phase transition in the mixed-stack charge-transfer complex tetrathiafulvalene-p-chloranil (TTF-CA) has been studied by pressure-dependent infrared spectroscopy up to p = 11 kbar and down to low temperatures, T = 10 K. By tracking the C=O antisymmetric stretching mode of CA molecules, we accurately determine the ionicity of TTF-CA in the pressure-temperature phase diagram. At any point, the TTF-CA crystal bears only a single ionicity; there is no coexistence region or an exotic high-pressure phase. Our findings shed new light on the role of electron-phonon interaction in the neutral-ionic transition.

1.
N. A.
Spaldin
,
S.-W.
Cheong
, and
R.
Ramesh
,
Phys. Today
63
(
10
),
38
(
2010
).
2.
C.-W.
Nan
,
M. I.
Bichurin
,
S.
Dong
,
D.
Viehland
, and
G.
Srinivasan
,
J. App. Phys.
103
,
031101
(
2008
).
3.
S. A.
Brazovskii
,
The Physics of Organic Superconductors and Conductors
(
Springer-Verlag
,
Berlin
,
2008
).
4.
S.
Horiuchi
and
Y.
Tokura
,
Nat. Mater.
7
,
357
(
2008
).
5.
P.
Lunkenheimer
,
J.
Müller
,
S.
Krohns
,
F.
Schrettle
,
A.
Loidl
,
B.
Hartmann
,
R.
Rommel
,
M.
de Souza
,
C.
Hotta
,
J. A.
Schlueter
, and
M.
Lang
,
Nat. Mater.
11
,
755
(
2012
).
6.
M.
Dressel
,
M.
Dumm
,
T.
Knoblauch
,
B.
Köhler
,
B.
Salameh
, and
S.
Yasin
,
Adv. Condens. Matter Phys.
2012
,
398721
(
2012
).
7.
J. B.
Torrance
,
A.
Girlando
,
J. J.
Mayerle
,
J. I.
Crowley
,
V. Y.
Lee
,
P.
Batail
, and
S. J.
LaPlaca
,
Phys. Rev. Lett.
47
,
1747
(
1981
).
8.
H.
Okamoto
,
T.
Mitani
,
Y.
Tokura
,
S.
Koshihara
,
T.
Komatsu
,
Y.
Iwasa
,
T.
Koda
, and
G.
Saito
,
Phys. Rev. B
43
,
8224
(
1991
).
9.
M.
Le Cointe
,
M. H.
Lemée-Cailleau
,
H.
Cailleau
,
B.
Toudic
,
L.
Toupet
,
G.
Heger
,
F.
Moussa
,
P.
Schweiss
,
K. H.
Kraft
, and
N.
Karl
,
Phys. Rev. B
51
,
3374
(
1995
).
10.
M. H.
Lemée-Cailleau
,
M.
Le Cointe
,
H.
Cailleau
,
T.
Luty
,
F.
Moussa
,
J.
Roos
,
D.
Brinkmann
,
B.
Toudic
,
C.
Ayache
, and
N.
Karl
,
Phys. Rev. Lett.
79
,
1690
(
1997
).
11.
H.
Kishida
,
H.
Takamatsu
,
K.
Fujinuma
, and
H.
Okamoto
,
Phys. Rev. B
80
,
205201
(
2009
).
12.
M.
Masino
,
A.
Girlando
,
A.
Brillante
,
R. D.
Valle
,
E.
Venuti
,
N.
Drichko
, and
M.
Dressel
,
Chem. Phys.
325
,
71
(
2006
).
13.
A.
Girlando
,
M.
Masino
,
A.
Painelli
,
N.
Drichko
,
M.
Dressel
,
A.
Brillante
,
R. G.
Della Valle
, and
E.
Venuti
,
Phys. Rev. B
78
,
045103
(
2008
).
14.
A.
Nagahori
,
N.
Kubota
, and
C.
Itoh
,
Eur. Phys. J. B
86
,
109
(
2013
).
15.
Y.
Tokura
,
H.
Okamoto
,
T.
Koda
,
T.
Mitani
, and
G.
Saito
,
Phys. Rev. B
38
,
2215
(
1988
).
16.
K.
Kobayashi
,
S.
Horiuchi
,
R.
Kumai
,
F.
Kagawa
,
Y.
Murakami
, and
Y.
Tokura
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
237601
(
2012
).
17.
G.
Giovannetti
,
S.
Kumar
,
A.
Stroppa
,
J.
van den Brink
, and
S.
Picozzi
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
266401
(
2009
).
18.
M.
Masino
,
A.
Girlando
, and
A.
Brillante
,
Phys. Rev. B
76
,
064114
(
2007
).
19.
T.
Ishiguro
,
K.
Yamaji
, and
G.
Saito
,
Organic Superconductors
(
Springer-Verlag
,
Berlin/Heidelberg/New York
,
1998
).
20.
J. B.
Torrance
,
J. E.
Vazquez
,
J. J.
Mayerle
, and
V. Y.
Lee
,
Phys. Rev. Lett.
46
,
253
(
1981
).
21.
K.
Takaoka
,
Y.
Kaneko
,
H.
Okamoto
,
Y.
Tokura
,
T.
Koda
,
T.
Mitani
, and
G.
Saito
,
Phys. Rev. B
36
,
3884
(
1987
).
22.
A.
Moreac
,
A.
Girard
, and
Y.
Delugeard
,
J. Phys.: Condens. Matter
8
,
3569
(
1996
).
23.
Y.
Tokura
,
H.
Okamoto
,
T.
Koda
, and
T.
Mitani
,
Solid State Commun.
57
,
607
(
1986
).
24.
T.
Mitani
,
Y.
Kaneko
,
S.
Tanuma
,
Y.
Tokura
,
T.
Koda
, and
G.
Saito
,
Phys. Rev. B
35
,
427
(
1987
).
25.
H.
Matsuzaki
,
H.
Takamatsu
,
H.
Kishida
, and
H.
Okamoto
,
J. Phys. Soc. Jpn.
74
,
2925
(
2005
).
26.
M.
Dressel
and
N.
Drichko
,
Chem. Rev.
104
,
5689
(
2004
).
27.
N.
Drichko
,
S.
Kaiser
,
Y.
Sun
,
C.
Clauss
,
M.
Dressel
,
H.
Mori
,
J.
Schlueter
,
E. I.
Zhyliaeva
,
S. A.
Torunova
, and
R. N.
Lyubovskaya
,
Physica B
404
,
490
(
2009
).
28.
A.
Girlando
,
J. Phys. Chem. C
115
,
19371
(
2011
).
29.
K.
Sedlmeier
,
S.
Elsässer
,
D.
Neubauer
,
R.
Beyer
,
D.
Wu
,
T.
Ivek
,
S.
Tomić
,
J. A.
Schlueter
, and
M.
Dressel
,
Phys. Rev. B
86
,
245103
(
2012
).
30.
A.
Girlando
,
F.
Marzola
,
C.
Pecile
, and
J. B.
Torrance
,
J. Chem. Phys.
79
,
1075
(
1983
).
31.
M.
Masino
,
A.
Girlando
,
A.
Brillante
,
R. D.
Valle
, and
E.
Venuti
,
Mater. Sci.-Poland
22
(
2004
).
32.
R.
Beyer
,
A.
Dengl
,
M.
Herter
,
N.
Barišic
,
T.
Ivek
, and
M.
Dressel
, “
Infrared optical measurements under hydrostatic pressure
” (unpublished).
33.
L. N.
Demianets
,
G. A.
Emelchenko
,
J.
Hesse
,
N.
Karl
,
A. N.
Lobachev
, and
H.
Maier
,
Organic Crystals, Germanates, Semiconductors
(
Springer
,
Berlin/Heidelberg
,
1980
).
34.
M.
Dressel
and
G.
Grüner
,
Electrodynamics of Solids: Optical Properties of Electrons in Matter
(
Cambridge University Press
,
Cambridge
,
2002
).
36.
A.
Damascelli
,
K.
Schulte
,
D.
van der Marel
, and
A. A.
Menovsky
,
Phys. Rev. B
55
,
R4863
(
1997
).
37.
M. H.
Lemee-Cailleau
,
B.
Toudic
,
H.
Cailleau
,
F.
Moussa
,
M. L.
Cointe
,
G.
Silly
, and
N.
Karl
,
Ferroelectrics
127
,
19
(
1992
).
You do not currently have access to this content.