Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 12, Numéro 5, mai 1977
Page(s) 809 - 816
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:01977001205080900
Rev. Phys. Appl. (Paris) 12, 809-816 (1977)
DOI: 10.1051/rphysap:01977001205080900

Les propriétés acoustiques des verres isolants à basse température

P. Doussineau

Laboratoire d'Ultrasons , Université Pierre et Marie-Curie, Tour 13, 4, place Jussieu, 75230 Paris Cedex 05, France


Abstract
The low temperature properties of amorphous insulators are quite different from those of crystals. In amorphous compounds the linear temperature variation of the specific heat and the T2 law of the thermal conductivity led to the postulation of additional excitations in the form of two-level systems with a nearly constant density of states. Using this model the behavior of ultrasonic attenuation can be explained in the two regimes of resonant attenuation (varying as T-1) and relaxation attenuation (varying as T3). The first regime is sensitive to saturation which is another feature of these systems. The same model explains the Log T variation of the phase velocity. Having explained these experimental laws and measured the coupling coefficients, further properties of glasses can be studied by the use of acoustic waves, two examples being the interaction between two-level systems and the formation of ultrasonic pseudo-spin echoes. Finally the anomalous dielectric properties at low temperatures can be studied by means of cross-experiments where one electromagnetic wave and one acoustic wave are used simultaneously.


Résumé
Les verres isolants présentent à basse température des propriétés différentes de celles des cristaux. La variation linéaire en température de la chaleur spécifique, la loi en T2 de la conductivité thermique, ont conduit à postuler l'existence d'excitations supplémentaires sous la forme de systèmes à deux niveaux d'énergie ayant une densité d'état presque constante. Dans le cadre de ce modèle sont aussi expliqués les deux régimes d'atténuation ultrasonore : résonnante variant comme T-1 et de relaxation en T3. Le premier régime est sensible à la saturation, ce qui est une autre caractéristique de ces systèmes. Le même modèle explique la variation en Log T de la vitesse de phase. Une fois ces lois expliquées et les coefficients de couplage mesurés, l'utilisation des ondes acoustiques permet l'étude de certaines propriétés des verres. On peut citer l'interaction entre systèmes à deux niveaux, la formation d'échos ultrasonores de spins fictifs. Enfin les propriétés diélectriques anormales à basse température peuvent être étudiées dans des expériences mixtes où interviennent une onde électromagnétique et une onde acoustique.

PACS
4335 - Ultrasonics, quantum acoustics, and physical effects of sound.
6265 - Acoustic properties of solids.
6280 - Ultrasonic relaxation in condensed matter.

Key words
acoustic wave velocity -- amorphous state -- dielectric properties of solids -- glass -- ultrasonic absorption -- amorphous insulators -- temperature variation -- specific heat -- thermal conductivity -- ultrasonic attenuation -- resonant attenuation -- relaxation attenuation -- acoustic waves -- anomalous dielectric properties -- low temperature effects