J. Phys. France 38, 1153-1159 (1977)
DOI: 10.1051/jphys:019770038090115300

Low-energy excitations and hypersonic properties at low temperatures in amorphous media

J. Pelous et R. Vacher

Laboratoire de Spectrométrie Rayleigh-Brillouin , Université des Sciences et Techniques du Languedoc, 34060 Montpellier, France

Abstract
Brillouin scattering measurements of velocity and inverse mean free path of phonons are presented for three silicate glasses and two samples of PMMA, in the temperature range from 1.7 to 15 K. The velocity maximum due to resonant absorption of phonons is observed in the silicate glasses for longitudinal phonons of frequency 35 GHz. These experimental results, as well as the measurements of the inverse mean free path, can be described satisfactorily by a model assuming an interaction between phonons and two level systems. In PMMA, the velocity of 18 GHz phonons tends to be constant below 5 K, while the inverse mean free path is proportional to temperature in the whole temperature range. These results can be considered as an evidence of a relaxation process, even if a quantitative description is not possible on the basis of these data only.

Résumé
Nous présentons les résultats de mesures par diffusion Brillouin de la vitesse et de l'atténuation des ondes acoustiques pour trois verres de silice et deux échantillons de PMMA, entre 1,7 et 15 K. Le maximum de vitesse dû à l'absorption résonnante des phonons est observé dans les verres de silice pour les phonons longitudinaux de fréquence 35 GHz. Ces résultats expérimentaux, ainsi que les mesures d'atténuation, peuvent être décrits correctement en supposant une interaction entre les phonons et une distribution de systèmes à deux niveaux. Dans le PMMA, la vitesse des phonons de 18 GHz devient constante en dessous de 5 K, et l'atténuation est proportionnelle à la température dans tout l'intervalle de température étudié. Ces résultats peuvent être interprétés qualitativement en supposant l'existence d'un processus relaxationnel, même si une description quantitative n'est pas possible à partir de ces seules valeurs.

PACS
6265 - Acoustical properties of solids.
6350 - Vibrational states in disordered systems.
7835 - Brillouin and Rayleigh scattering; other light scattering.

Key words
Brillouin spectra -- glass -- polymers -- ultrasonic absorption -- ultrasonic velocity -- vibrational states in disordered systems