Оптические исследования фазового перехода металл/диэлектрик в органическом низкоразмерном проводнике (EDT–TTF)$_4$[Hg$_3$I$_8$]

Представлены поляризованные спектры отражения монокристаллов низкоразмерного органического проводника (EDT-TTF)$_4$[Hg$_3$I$_8$], испытывающего фазовый переход металл/диэлектрик при температуре $T <$ 35 K. Спектральная область исследования 700–6000 cm$^{-1}$ (0.087–0.74 eV), область температур 300 – 9 K. Показано, что спектры отражения определяются системой квазисвободных электронов верхних, наполовину занятых молекулярных $\pi$-орбиталей, которые в кристаллах образуют наполовину заполненную металлическую зону. Установлены высокая анизотропия спектров и их температурная зависимость. Для двух поляризаций проведен количественный анализ спектров при 100 и 25 K в рамках феноменологической модели Друде, определены эффективная масса носителей заряда и ширина исходной $\pi$-электронной металлической зоны, установлен квазиодномерный характер проводящей системы в кристаллах. При понижении температуры обнаружены существенные изменения спектров, указывающие на возникновение энергетического зазора (или псевдозазора) в спектре электронных состояний в области $\sim$ 1500–2500 cm$^{-1}$. В низкочастотной области (700 – 1600 cm$^{-1}$) отмечена вибрационная структура, наиболее интенсивная особенность которой ($\omega$ = 1340 cm$^{-1}$) обусловлена взаимодействием электронов с внутримолекулярными колебаниями C = C-связей молекулы EDT-TTF. Для температур 15 и 9 K проведен анализ спектров в рамках теоретической модели “фазовых фононов”, учитывающей взаимодействие электронов с внутримолекулярными колебаниями. Сделан вывод, что наблюдаемый в спектрах отражения кристаллов переход металл/диэлектрик подобен пайерлсовскому диэлектрическому переходу, который происходит в системе электронов, связанных с внутримолекулярными колебаниями образующих кристалл молекул.