Raman light scattering for systems with strong short-range interaction

Abstract

Various type contributions to Raman light scattering are investigated for the Hubbard, t − J and pseudospin-electron models. To construct the polarizability operator the microscopic approach is used, which is based on the operator expansion in the terms of the Hubbard operators using t and J as formal parameters of the expansion. Two different contributions to the dipole momentum are taken into account: one is connected with the nonhomeopolarity of filling of the electron states on a site, another – with the dipole transitions from the ground state to the excited ones (for the case of the Hubbard model) and with the dipole momentum of the pseudospins (for the case of the pseudospin- electron model). The general expressions for the scattering tensor components describing the magnon, electron (intraand interband) and pseudospin scattering are obtained. The resonant and nonresonant contributions are separated; their role at the change of the hole concentration due to doping is studied. The dependence of the Raman scattering tensor on the polarization of the incident and scattered light is investigated.

Досліджено внески різного типу в комбінаційне розсіяння світла для моделі Хаббарда, t − J та псевдоспін-електронної моделeй. Для побудови оператора поляризованості використовується мікроскопічний підхід, здійснюючи операторні розклади в термінах операторів Хаббарда і використовуючи t та J як формальні параметри розкладу. До розгляду приймалися два різні внески до дипольного моменту: oдин пов’язаний з негомеополярністю заповнення електронних станів на вузлах гратки, інший – із дипольними переходами з основного у збуджені стани ( для випадку моделі Хаббарда) та із дипольним моментом псевдоспінів (для псевдоспін-електронної моделі). Отримано загальні вирази для компонент тензора розсіяння, які описують магнонне, електронне (внутрі- та міжзонне) та псевдоспінове розсіяння. Виділено резонансні та нерезонансні внески, вивчається їх роль при зміні концентрації дірок внаслідок легування. Досліджено вигляд тензора розсіяння в залежності від співвідношень між поляризацією падаючого і розсіяного світла.