J. Phys. France 40, 1185-1194 (1979)
DOI: 10.1051/jphys:0197900400120118500

Transition de phase ferroélastique du phosphate de plomb. Etude par diffusion inélastique des neutrons

C. Joffrin¹, J.P. Benoit², R. Currat³ et M. Lambert<sup>4

1</sup>  Laboratoire Léon-Brillouin et Institut Laue-Langevin, 38042 Grenoble, France
²  Laboratoire de Physique Cristalline, Université de Paris-Sud, 91405 Orsay, France
³  Institut Laue-Langevin, B.P. 156, 38042 Grenoble, France
⁴  Laboratoire Léon-Brillouin et Laboratoire de Physique des Solides, Université de Paris-Sud, 91405 Orsay, France

Abstract
An inelastic neutron scattering study of the ferroelastic phase transition in lead phosphate has revealed in the high temperature phase the existence of a zone boundary soft mode whose character is compatible with the structure change at the transition. The analysis of the observed spectral line shape shows that this soft mode is overdamped between Tc and Tc + 100 K. The quasiharmonic frequency is found to increase faster, as a function of temperature, then predicted by mean field theory. In the low temperature phase the zone center soft mode observed by Raman scattering has been identified ; in addition, and due to the monodomain nature of the sample, the corresponding zone boundary soft mode behaviour has been observed separately. The investigation of the acoustic mode dispersion in the principal directions of the crystal yields a good agreement with the Brillouin measurement for the corresponding sound velocities.

Résumé
L'étude de la transition ferroélastique du phosphate de plomb par diffusion inélastique des neutrons a montré la présence dans la phase haute température d'un mode optique de bord de zone dont le caractère est compatible avec le changement de structure qui accompagne cette transition. L'analyse du profil de raie observé montre l'existence d'un régime suramorti entre T c et Tc + 100 K ; la dépendance en température de la fréquence quasi harmonique est plus forte que celle prédite par la théorie du champ moyen. Dans la phase basse température, le mode mou decentre de zone observé par diffusion Raman a été identifié ; de plus, du fait de la structure mono-domaine de l'échantillon utilisé, le comportement du mode mou de bord de zone correspondant a pu être étudié séparément. Enfin, le résultat de l'analyse des modes acoustiques dans les directions principales du cristal est en bon accord avec les mesures des constantes élastiques obtenues par diffusion Brillouin.

PACS
6320D - Phonon states and bands, normal modes, and phonon dispersion.
6112 - Neutron diffraction and scattering.
6470K - Solid-solid transitions.

Key words
ferroelasticity -- lead compounds -- neutron diffraction examination of materials -- phonon dispersion relations -- soft modes -- solid state phase transformations