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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2289/4819

Title: Brillouin scattering by phonons renormalized by two-magnon excitations in ferromagnetic dielectrics
Authors: Krishnasamy, L.
Kumar, N.
Issue Date: 1973
Publisher: John Wiley & Sons
Citation: Physica Status Solidi B, 1973, Vol.60, p539
Abstract: Brillouin scattering by one-phonon-two-magnon interacting excitations in ferromagnetic dielectrics is discussed. The basic light scattering mechanism is taken to be the modulation of the density-dependent optical dielectric polarizability of the medium by the dynamic strain field generated by the longitudinal acoustic (LA) phonons. The renormalization effects arising from the scattering of phonons by the two-magnon creation-annihilation processes have, however, been taken into account. Via these interactions, the Brillouin components corresponding to the two-magnon excitations are reflected indirectly in the spectrum of the phonon scattered light as line-broadening of the otherwise relatively sharp Brillouin doublet. The present mechanism is shown to be dominant in a clean saturated ferromagnetic dielectric with large magneto-strictive coupling constant, and with the magnetic ions in the orbitally quenched states. Following the linear response theory, an expression has been derived for the spectral density of the scattered light as a function of temperature, scattering angle, and the strength of the externally applied magnetic field. Some estimates are given for the line-width and line-shift of the Brillouin components for certain typical choice of parameters involved. The results are discussed in relation to some available calculations on the ultrasonic attenuation in ferromagnetic insulators at low temperatures. Es wird die Brillouinstreuung durch Ein-Phonon-Zwei-Magnon-Wechselwirkungsanregungen in ferromagnetischen Dielektrika diskutiert. Als grundlegender Lichtstreumechanismus wird die Modulation der dichteabhängigen optischen dielektrischen Polarisierbarkeit des Mediums durch das dynamische Deformationsfeld angenommen, das durch die longitudinalen akustischen (LA) Phononen erzeugt wird. Jedoch werden die von der Streuung der Phononen durch den Zwei-Magnon-Generations-Annihilations-Prozeß hervorgerufenen Renormalisierungseffekte berücksichtigt. Über diese Wechselwirkungen werden die den Zwei-Magnon-Anregungen entsprechenden Brillouinkomponenten indirekt in das Spektrum des phononengestreuten Lichtes als Linienverbreiterung des sonst relativ scharfen Brillouin-Dubletts reflektiert. Es wird gezeigt, daß der dargestellte Mechanismus dominierend ist in einem sauberen, gesättigten ferromagnetischen Dielektrikum mit großer magneto-striktiver Kopplungskonstante, wobei sich die magnetischen Ionen in Zuständen mit getilgtem Bahndrehimpuls befinden. Entsprechend der linearen Responsetheorie wurde ein Ausdruck für die spektrale Dichte des gestreuten Lichts als Funktion der Temperatur, des Streuwinkels und der Stärke des angelegten Magnetfeldes entwickelt. Einige Rechnungen werden für die Linienbreite und Linienverschiebung der Brillouinkomponenten für bestimmte typische ausgewählte Werte der beteiligten Parameter angegeben. Die Ergebnisse werden in Verbindung mit einigen verfügbaren Berechnungen der Ultraschalldämpfung in ferromagnetischen Isolatoren bei tiefen Temperaturen diskutiert.
Description: Restricted Access.
URI: http://hdl.handle.net/2289/4819
ISSN: 0370-1972
1521-3951(Online)
Alternative Location: http://dx.doi.org/10.1002/pssb.2220600208
Copyright: 1973 John Wiley & Sons
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