J. Phys. France 41, 525-531 (1980)
DOI: 10.1051/jphys:01980004106052500

Raman tensor calculations in mixed fluoride crystals with rutile structure Co + + ion as an isolated impurity in a diamagnetic matrix

J. Quazza et J. Labbe

L.P.M.T.M., C.S.P. Université Paris-X, avenue J.-B.-Clement, 93430 Villetaneuse, France

Abstract
In the present work, we describe a theoretical calculation of the Raman scattering of light by low energy magnetic excitations of Co++ ion imbedded as an impurity in a non magnetic matrix (ZnF2). We explicitly calculate by perturbation theory the effect of crystal field and spin orbit coupling on the wave functions describing the low energy electronic states of Co+ + ion. We show that the effect of the complete set of high energy intermediate levels can be taken into account only by three parameters. We obtain, in this way, explicit expressions of the different components of Raman tensors expanded to the first order of spin orbit coupling. By this first calculation we determine physical parameters except for exchange, which will be introduced as an additional parameter in magnetic matrices in a next paper.

Résumé
Cet article présente une méthode de calcul théorique de la diffusion Raman de la lumière par les excitations magnétiques de basse énergie de l'ion Co ++ introduit comme une impureté dans une matrice diamagnétique. Ce calcul explicite et analyse le cas de l'ion Co++ dans un cristal de ZnF2. Pour cela, nous calculons par une méthode de perturbation l'effet du champ cristallin et du couplage spin orbite sur les fonctions d'onde décrivant les états électroniques de plus basse énergie de l'ion Co++. Nous montrons également que l'effet de l'ensemble des nombreux niveaux excités intervenant, de haute énergie, est entièrement décrit par trois paramètres liés aux seules règles de sélection. Nous obtenons alors des expressions simples des différentes composantes des tenseurs Raman, calculées au premier ordre en couplage spin orbite. L'avantage de ce premier calcul est de permettre une détermination des paramètres du modèle et de préparer un calcul ultérieur décrivant le cas de matrices magnétiques où l'échange interviendra probablement comme un paramètre supplémentaire.

PACS
7830H - Other nonmetallic inorganics.
7520 - Diamagnetism, paramagnetism, and superparamagnetism.

Key words
crystal hyperfine field interactions -- diamagnetic properties of substances -- perturbation theory -- Raman spectra of inorganic solids -- spin orbit interactions -- zinc compounds