Anomalous behaviour of the low-temperature heat capacity for KCl crystals with heavy univalent impurities

Résumé
De faibles concentrations d'impuretés lourdes et monovalentes Cs⁺ et I^- ont pour conséquence une augmentation de la chaleur spécifique de KCl à basse température. Ce comportement anormal a été expliqué à l'aide d'une théorie utilisant une fonction de Green, pour de faibles concentrations. Les calculs ont été effectués grâce à un modèle de perturbation localisée qui inclut un changement de masse sur le site de l'impureté aussi bien qu'un changement des constantes de forces radiales avec les plus proches voisins. Un accord raisonnable est obtenu avec les données expérimentales. La contribution du défaut de masse est de 80 % du changement de la chaleur spécifique ; la contribution restante est due aux changements de constante de force. Les contributions les plus importantes au changement de chaleur spécifique sont due aux modes impairs de symétrie F_1u. La partie réelle du dénominateur de résonance dans la représentation irréductible F^1u donne une fréquence quasi localisée. La valeur trouvée de la fréquence de résonance dans le cas de KCl : I^- est voisine de celle obtenue précédemment par l'étude de la conductivité thermique du même système.

Abstract
The effect of low concentrations of heavy univalent Cs⁺ and I^- impurities on the low-temperature heat capacity of KCl gives an enhancement in the heat capacity. This anomalous behaviour has been explained on the basis of a low concentration Green's function theory. A localized perturbation model which includes mass change at the impurity site as well as changes in the nearest neighbour radial force constants has been employed in performing the calculations. Reasonable agreement with the experimental data is obtained. The mass defect contribution is found to be 80 % of the changed specific heat and the remaining contribution is due to force constant changes. The main contributions to the changed specific heat is caused by odd parity F_1u-symmetry modes. The real part of the resonance denominator in F_1u-irreducible representation gives a quasi localized frequency. The present value of the resonant frequency in case of KCl : I_- is seen to be similar to those obtained earlier in the study of thermal conductivity of the same system.