Temperature dependence of phonon-frequencies and — Linewidths for weakly anharmonic molecular crystals

Experimentalphysik I of the University, Bayreuth, D-8580 Bayreuth, F.R. Germany.

Abstract

Results of model calculations of the shift of phonon frequencies and of phonon widths with temperature and pressure are compared with experimental results for α-N₂, NH₃, benzene, naphthalene and anthracene. The molecular crystals are assumed to be perfect, neglecting the influence of electronic excitations, impurities and lattice defects. A short description of harmonic models, often used for the lattice dynamics of molecular crystals preceeds the treatment of the models of anharmonic crystal vibrations. Within the framework of the theory shifts and widths are in qualitative, often in quantitative agreement with experiment. At low temperatures the width of external and low energy internal phonons can be nearly always explained by a population relaxation effect.

Résumé

On compare quelques modèles avec les résultats expérimentaux pour le déplacement de fréquence et la largeur de certains phonons de α — N2₂, NH₃, benzène, naphtalène et anthracène. Les calculs sont faits pour des cristaux parfaits et en négligeant l'influence des excitations électroniques, impuretés ou défauts de réseau. Une brève description des modèles harmoniques, souvent utilisés pour la dynamique de réseau des cristaux moléculaires, précède le traitement de modèles anharmoniques. Dans le cadre de cette théorie, les déplacements et largeurs de raie sont en accord qualitatif, et souvent quantitatif, avec l'expérience. A basse température, la largeur des phonons externes, et des phonons internes de basse énergie, peut presque toujours être expliquée par un effet de relaxation de population.