Numéro
J. Phys. France
Volume 45, Numéro 4, avril 1984
Page(s) 715 - 724
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:01984004504071500
J. Phys. France 45, 715-724 (1984)
DOI: 10.1051/jphys:01984004504071500

Incommensurate phase of quartz. - II : Brillouin scattering studies

B. Berge1, G. Dolino1, M. Vallade1, M. Boissier2 et R. Vacher2

1  Laboratoire de Spectrométrie Physique (associé au C.N.R.S.), Université Scientifique et Médicale de Grenoble, Boite postale n° 68, 38402 Saint-Martin-d'Hères Cedex, France
2  Laboratoire de Spectrométrie Rayleigh-Brillouin , Université des Sciences et Techniques du Languedoc, Place Eugène Bataillon, 34060 Montpellier, France


Abstract
The recently discovered incommensurate phase of quartz close to the α-β transition has been investigated using Brillouin scattering. The frequency and the damping of the longitudinal (LA) and transverse (TA) acoustic modes propagating along the X, Y and Z directions have been measured as a function of the temperature in the range 845 K-860 K with a temperature resolution better than 0.02 K. The frequency of the TA modes is practically temperature independent but the damping of the TA mode propagating along the Y direction and polarized along the X direction shows an increase near the incommensurate transition point Ti. This anomalous damping which is not observed for TA modes propagating along the X axis, is interpreted as a consequence of the anisotropic coupling of the soft mode with TA modes which was invoked by Aslanyan and Levanyuk to explain the occurrence of the incommensurate phase. The temperature dependence of the LA modes is very strong and exhibits a change of slope at Ti . This temperature dependence can be attributed to third order anharmonic interactions between the LA modes and the soft mode.


Résumé
La phase incommensurable découverte récemment dans le quartz près de la transition α-β, a été étudiée par diffusion Brillouin. La fréquence et l'amortissement des modes longitudinaux (LA) et transverse (TA) se propageant selon X, Y et Z ont été mesurés en fonction de la température dans l'intervalle 845 K à 860 K avec une résolution au moins égale à 0,02 K. La fréquence des modes TA est pratiquement indépendante de la température, alors que l'amortissement du mode TA qui se propage suivant Y et polarisée suivant X augmente à l'approche de la température de transition incommensurable Ti. Cet amortissement anormal qui n'est pas observé pour le mode TA se propageant suivant X est interprété comme une conséquence du couplage anisotrope entre le mode mou et les modes TA, invoqué par Aslanyan et Levanyuk pour expliquer l'existence de la phase incommensurable. La variation en température des modes LA est très forte et montre une rupture de pente à Ti. Cette dépendance en température peut être attribuée à des termes anharmoniques du troisième ordre.

PACS
6470K - Solid-solid transitions.

Key words
Brillouin spectra -- commensurate incommensurate transformations -- quartz -- soft modes