J. Physique Lett. 41, 65-68 (1980)
DOI: 10.1051/jphyslet:0198000410306500

Is non-stoichiometric crystalline Na β-alumina an ideal amorphous material ? An ultrasonic answer

P. Doussineau, R.G. Leisure, A. Levelut et J.-Y. Prieur

Laboratoire d'Ultrasons, Université Pierre-et-Marie-Curie, Tour 13, 4, place Jussieu, 75230 Paris Cedex 05, France

Abstract
We report the results of ultrasonic attenuation and velocity measurements in the 1 GHz range in Na β-alumina and in the temperature domain 2-80 K. We observed two different behaviours for the attenuation, one varying as ω0 T3 at low temperature, the other as ω T0 at high temperature. The velocity goes through a maximum and then decreases linearly with the temperature. These results are found to be in good agreement with the predictions of the theory of two-level systems developed for amorphous materials. In that sense β-alumina appears to be an ideal amorphous material.

Résumé
Nous présentons les résultats de mesures de l'atténuation et de la vitesse d'ondes ultrasonores de fréquences voisines de 1 GHz dans de l'alumine β dopée au sodium pour des températures comprises entre 2 et 80 K. Nous avons observé deux régimes différents pour l'atténuation, l'un en ω0 T3 à basse température, l'autre en ωT0 à haute température, tandis que la vitesse passe par un maximum avant de décroître linéairement avec la température. Ces résultats sont en bon accord avec les prédictions de la théorie des systèmes à deux niveaux développée pour les matériaux amorphes. En ce sens l'alumine β semble être un amorphe idéal.

PACS
6140 - Structure of amorphous and polymeric materials.
6265 - Acoustic properties of solids.
6630H - Self diffusion and ionic conduction in solid nonmetals.

Key words
alumina -- amorphous state -- sodium compounds -- superionic conducting materials -- ultrasonic absorption -- ultrasonic velocity -- amorphous material -- ultrasonic attenuation -- velocity measurements -- temperature -- nonstoichiometric crystalline Na beta alumina -- two level systems -- beta Al sub 2 O sub 3 Na sub 2 O