J. Phys. France 42, 1137-1143 (1981)
DOI: 10.1051/jphys:019810042080113700

Resonant Raman scattering versus luminescence

S. Abraham-Ibrahim^{1, 2}, B. Caroli^{1, 3}, C. Caroli¹ et B. Roulet<sup>1

1</sup>  Groupe de Physique des Solides de l'Ecole Normale Supérieure , Université Paris V, 2 place Jussieu, 75221 Paris, France
²  Present address : Centro de Investigacion del IPN, Apartado Postal 14-740, Mexico 14 DF, Mexico.
³  Also : Département de Physique, UER de Sciences Exactes et Naturelles, Université de Picard te, 33 rue Saint-Leu, 80000 Amiens, France

Abstract
We study the competition, in the light scattering spectrum, between electronic resonant Raman scattering and luminescence, on a simple three-level model due to Takagahara et al., where electrons are assumed to couple, in the intermediate state, with a field of localized « phonons ». The model can be solved exactly. We show that the relative weight of Raman versus luminescence peaks is controlled by a single memory parameter γb /Γ - where γb and Γ are the damping rates of the intermediate electronic state and of the phonons. If γb/Γ >> 1, memory is quasi-perfect, and the spectrum is purely Raman; in the opposite limit luminescence predominates. For γb/Γ ˜ 1, both structures are present, as well as anomalous satellites characteristic of « hot » luminescence.

Résumé
Nous étudions l'importance relative, dans le spectre de diffusion de la lumière, de la diffusion Raman électronique résonnante et de la luminescence, sur un modèle simple à trois niveaux du à Takagahara et al., qui suppose les électrons couplés, dans l'état intermédiaire, à un champ de « phonons » localisés. Le modèle est exactement soluble. Nous montrons que le poids relatif des pics Raman et luminescents est contrôlé par un paramètre de mémoire unique γb/Γ - où γb et Γ sont les largeurs de l'état électronique intermédiaire et du niveau de phonons. Si γb/Γ >> 1, la mémoire est presque parfaite, et le spectre est de type Raman. Dans le cas contraire, la luminescence domine. Pour γb/Γ ˜ 1, les deux types de structure coexistent, et il apparaît des satellites anormaux caractéristiques de la luminescence « chaude ».

PACS
6320K - Phonon-electron and phonon-phonon interactions.
6320P - Localized modes.
7830 - Infrared and Raman spectra.
7855 - Photoluminescence, properties and materials.

Key words
electron phonon interactions -- lattice localised modes -- photoluminescence -- Raman spectra