Theoretical investigation of resonant magnon-phonon interaction in FeF2 in high magnetic field

The experimental verification of van Vleck's model for FeF2 by using neutron and Raman spectroscopy and applying strong magnetic fields is discussed theoretically. The possibility of measuring the k-dependence of the magnon-acoustical phonon interaction parameter using the magnetic field-induced splitting of antiferromagnon branches is analyzed. It is shown that for a field in the 0 to 200 kG range this effect can be observed by neutron spectroscopy for values of k from an area covering about 40% of the Brillouin zone. Moreover, the calculations of the magnon-acoustical phonon interaction parameter proposed for H = 0 by Lovesey are extended to the case of coupling between magnons and optical phonons of Eg and B1g symmetry as well as to high magnetic fields. The values of the Eg phonon-one magnon and B1g phonon-two magnon coupling parameter, calculated on the basis of the van Vleck model, amount to 9.9 and 6.3 cm−1, respectively. It is also shown that in a magnetic field of the order of 100 kG two magnon-B1g phonon hybridization can occur manifesting itself as a splitting of the Raman line. Es wird gezeigt, das die Anwendung hoher magnetischer Felder die Uberprufung des van Vleckschen Modells in FeF2 erlaubt. Zu diesem Zweck wird die mogliche Messung der Abhangigkeit der Magnon-Phonon-Kopplung diskutiert. Es wird gezeigt, das bei magnetischen Feldern von 0 bis 200 kG die k-Abhngigkeit der Kopplungskonstante zwischen Magnonen und Phononen der TA-Eg- und B2g-Symmetrie im Bereich von etwa 40% der Brillouin-Zone mit Neutronen- sowie Ramanstreuung gemessen werden kann. Schlieslich wird der Hamilton-Operator fur die Wechsel-irkung zwischen optischen Phononen und Magnonen im Rahmen des van Vleckschen Modells angegeben. Als Werte fur die Kopplungskonstanten werden 9,9 und 6,3 cm−1 fur die Eg-Phonon-Magnon-, beziehungsweise B1g-Phonon-Magnon-Paarwechselwirkung berechnet. Die Magnon-Phonon-Hybridisierungseffekte in Magnetfeldern um 100 kG werden diskutiert.