J. Phys. France 38, 95-99 (1977)
DOI: 10.1051/jphys:0197700380109500

Conduction thermique des verres aux basses températures

A.J. Leadbetter¹, A.P. Jeapes¹, C.G. Waterfield¹ et R. Maynard<sup>2

1</sup>  School of Chemistry, University of Bristol, Bristol, BS8, 1TS, United Kingdom
²  Centre de Recherches sur Les Très Basses Températures, C.N.R.S., B.P. 166 Centre de Tri, 38042 Grenoble, France

Abstract
The thermal conductivities of the vitreous modifications of GeO2, B2O3, BeF2, As2S3, As2Se3, GeS2 and CaMgSi2O 6, and of the crystalline form (diopside) of CaMgSi2O 5 have been measured between 1.5 and 30 K. The conductivity of the polycristalline specimen is proportional to T3 over a wide temperature range as expected for boundary scattering. All the glasses show a shoulder in the conductivity-temperature curve K(T) near 10 K but the shape of this feature depends markedly on the material. For B2O 3 and BeF2 the shoulder is weak, for GeO2, GeS 2 there is a distinct plateau, and for As2S3, As2Se3, and perhaps for CaMgSi2O6, a maximum and minimum appear in K(T). This behaviour has important consequences for understanding the scattering processes determining K(T), since it implies an explicitly temperature dependent process, and a new mechanism of 2 phonon interaction with the two level defects is discussed.

Résumé
Les conductions thermiques des verres GeO2, B2O 3, BeF2, As2S3, As2Se 3, GeS2, CaMgSi2O6, verre et polycristal (diopside), ont été mesurées entre 1,5 K et 30 K. La variation de la conductivité de l'échantillon cristallin est en T3 dans un grand domaine de température ce qui se comprend aisément par la diffusion des phonons sur les frontières des cristallites. Tous les verres présentent un épaulement dans les courbes K(T) au voisinage de 10 K : pour B2O 3 et BeF2 cet épaulement est peu prononcé, pour GeO2, GeS2 apparaît un véritable plateau tandis que pour As2S3, As2Se 3 et peut-être CaMgSi2O6 la courbe K(T) présente un maximum suivi d'un minimum. Ce type de comportement a des conséquences importantes pour la compréhension du mécanisme de diffusion des phonons puisqu'il implique un temps de relaxation dépendant de la température. Un processus nouveau de couplage phonons-défauts à 2 niveaux est proposé et discuté.

PACS
6670 - Nonelectronic thermal conduction and heat-pulse propagation in solids; thermal waves.
6350 - Vibrational states in disordered systems.

Key words
arsenic compounds -- beryllium compounds -- borate glasses -- boron compounds -- calcium compounds -- chalcogenide glasses -- germanate glasses -- germanium compounds -- phonon defect interactions -- thermal conductivity of solids -- vitreous state