晶体场中单原子自旋的自旋-原子振动相互作用与自旋翻转哈密顿量

我们推导了晶体场中单原子自旋的自旋-原子振动相互作用 $V_{\rm SA}$ 和自旋翻转哈密顿量 $V_{\rm SF}$。我们在此将微扰理论应用于一个包含自旋-轨道相互作用以及电子动能和势能的模型。该模型还考虑了有效原子核与电子之间振动位移的差异 \Delta {{\boldmath r}}。通过检查 $V_{\rm SA}$ 和 $V_{\rm SF}$ 的系数，我们首先证明 $V_{\rm SA}$ 在 \Delta {{\boldmath r}}$\ne$0 时出现，而 $V_{\rm SF}$ 的存在与 \Delta {{\boldmath r}} 无关。作为应用，我们接下来获得了四方对称晶体场中 Fe 离子的 $V_{\rm SA}$ 和 $V_{\rm SF}$。研究发现，$V_{\rm SA}$ 系数的量级可能取决于振动频率，并大于传统自旋-声子相互作用的系数。此外，我们还研究了具有各向异性能量 $-|D|S_Z^2$ 的 Fe 离子在单位时间内由 $V_{\rm SA}$ 和 $V_{\rm SF}$ 引起的跃迁概率，其中 $D$ 是各向异性常数，$S_Z$ 是自旋算符的 $Z$ 分量。