J. Phys. France 39, 760-770 (1978)
DOI: 10.1051/jphys:01978003907076000

Uniaxial stress effect and spin-lattice coupling in the 3 T1u relaxed excited states of F centres in CaO

Le Si Dang, Y. Merle D'aubigné et Y. Rasoloarison

Laboratoire de Spectrométrie Physique , Université Scientifique et Medicale de Grenoble, BP 53, 38041 Grenoble, France

Abstract
The effect of uniaxial stress on the EPR spectrum of the 3T 1u relaxed excited states of F centres in CaO is reported. From symmetry considerations only, an effective Hamiltonian is derived in order to describe the spin-lattice coupling in a 3T1u level undergoing a strong coupling to Eg modes of vibration (static Jahn-Teller effect). It is shown that the spin-lattice coupling is about four orders of magnitude smaller than the orbit-lattice coupling. The physical origin of the spin-lattice coupling is analyzed ; three mechanisms are considered : variation with the applied strain of (i) the spin-orbit interaction, (ii) the dipole-dipole interaction, (iii) the Jahn-Teller stabilization energy, this last mechanism being the most effective. Estimates for the parameters of the vibrational coupling to Eg modes, of the spin-orbit interaction, and of the dipole-dipole interaction are given.

Résumé
Nous avons étudié l'effet des contraintes uniaxiales sur le spectre de résonance magnétique dans les états excités relaxés 3T1u du centre F dans CaO. Nous avons bâti un Hamiltonien effectif pour décrire le couplage spin-réseau dans un niveau 3T1u couple fortement aux modes de vibration Eg (effet Jahn-Teller statique). Nous avons trouvé que le couplage spin-réseau est environ quatre ordres de grandeur plus faible que le couplage orbite-réseau. Trois différents mécanismes du couplage spin-réseau ont été considérés : effet des contraintes uniaxiales sur (i) l'interaction spin-orbite, (ii) l'interaction dipôle-dipôle, (iii) l'énergie de stabilisation Jahn-Teller. Nous avons trouvé que ce dernier mécanisme est prépondérant dans le couplage spin-réseau. Nous avons aussi estimé l'ordre de grandeur des paramètres de couplage aux modes de vibration Eg, de l'interaction spin-orbite et de l'interaction dipôle-dipôle.

PACS
6172J - Point defects (vacancies, interstitials, color centers, etc.) and defect clusters.
6320 - Phonons in crystal lattices.
7155H - Other nonmetals.

Key words
calcium compounds -- F centres -- Jahn Teller effect -- paramagnetic resonance of colour centres -- spin orbit interactions