J. Phys. France 43, 1379-1388 (1982)
DOI: 10.1051/jphys:019820043090137900

Reinvestigation of the stepwise character of the ferroelastic phase transition in lead phosphate-arsenate, Pb3(PO4) 2 -Pb3(AsO4)2

U. Bismayer¹, E. Salje¹ et C. Joffrin<sup>2

1</sup>  Institut für Kristallographie und Petrographie, Universität Hannover, Welfengarten 1, D3000 Hannover, Germany
²  Laboratoire Léon-Brillouin, Université de Paris-Sud, 91405 Orsay, France

Abstract
The existence of static and dynamic deformation in the intermediate phase between the high and low temperature phases (para- and ferroelastic) has been examined by high resolution neutron scattering, X-ray diffusion and Raman spectroscopy. The behaviour of the order parameter was investigated through the measurement of optical birefringence under shear stress. It was found that the structural deformation of the intermediate phase, as compared with the high temperature structure, is similar to that of the ferroelastic phase but with three nearly equivalent binary axes of the monoclinic unit cell. The spontaneous thermal switching between these three axes as a dynamical effect (flip-mode) is observed in Pb3(PO4)2. In Pb3(P1-xAs xO4)2 static deformations occur at temperatures just above the ferroelastic transition point and are superposed by flipping motion at higher temperatures.

Résumé
L'existence d'une déformation statique et dynamique dans la phase intermédiaire entre les phases à haute et à basse température (phases para- et ferroélastique) a été étudiée par la diffusion de neutrons à haute résolution, par diffusion de rayons X et par spectroscopie Raman. Le comportement du paramètre d'ordre a été suivi par mesure de biréfringence optique sous pression uniaxiale. La déformation structurale de la phase intermédiaire, comparée à la structure à haute température, est identique à celle de la phase ferroélastique, mais elle possède 3 axes binaires de symétrie monoclinique presque équivalents. La réorientation spontanée entre ces trois axes a été observée en tant qu'effet dynamique (mode flip) pour Pb3(PO4)2. Dans le cas de Pb3(P 1-xAsxO4)2 les déformations statiques se situent aux températures tout juste au-dessus du point de transition ferroélastique, alors qu'aux températures plus élevées s'y superpose du mode flip.

PACS
6220F - Deformation and plasticity (including yield, ductility, and superplasticity).
6470K - Solid-solid transitions.
7820F - Birefringence.
7830 - Infrared and Raman spectra.

Key words
ferroelasticity -- lead compounds -- mechanical birefringence -- neutron diffraction examination of materials -- Raman spectra of inorganic solids -- solid state phase transformations -- X ray diffraction examination of materials