Étude d'ions des métaux de transition dans Al2O3 à l'aide de mesures de conductibilité thermique à basses températures

Abstract

Des mesures de conductibilité thermique ont été effectuées de 1,3 à 150 °K sur des monocristaux de Al2O3 dopés au chrome, au fer, au manganèse ou au vanadium. L'analyse quantitative des courbes a pu être poussée assez loin par la méthode de Callaway. On a pu identifier avec précision les processus de diffusion usuels (frontières du cristal, impuretés, interactions phonons-phonons) . Par différence, les termes de diffusion supplémentaires dus aux ions des métaux de transition ont été obtenus. Les ions Cr3+ et Fe3+ agissent comme de simples défauts ponctuels (τ-1 = Aω4). Les absorptions résonnantes de phonons dues aux ions Mn3+ et Cr 2+ sont décrites par un temps de relaxation phénoménologique : τ-1 = D0ω4/(ω2 — ω 20)2 + D1ω4/(ω 2 — ω21)2. Les valeurs des températures de résonance T0 = 12 °K, T 1 = 54 °K obtenues dans le cas de Mn3+ sont compatibles avec un schéma des niveaux de l'ion supposé en site trigonal. L'échantillon dopé au vanadium contient un défaut qui donne lieu à une résonance à T0 = 53 °K