Bi$_2$Te$_3$ 纳米薄膜中的非线性声子动力学：理论方法

密度泛函理论 (DFT) 计算不仅允许预测固体的振动和光学性质，还允许理解和disentangle 生成准共相光声子的关键机制。最近在 Bi$_2$Te$_3$ 纳米薄膜上进行的实验表明，THz 脉冲至少激发一种 coherent $A_{1g}^1$ 声子，因为使用各向同性检测方案测量的瞬时透射率显示与拉曼实验测得的 $A_{1g}^1$ 模式频率相匹配的振荡。这种观察可以通过引用 sum frequency process 或 cubic/quartic 声子-声子耦合来解释，后者已在 Bi$_2$Se$_3$（Bi$_2$Te$_3$ 的母 compounds）中考虑。通过运用群论和从 first-principles 计算能量表面，可以识别主要的声子-声子耦合。Furthermore，可以构建一个最小模型来计算由实验 THz 脉冲驱动的 Raman 活跃模式耦合到红外活跃模式的动力学。我们的模型坚定地确立了 cubic 声子-声子相互作用是相关的，因为计算结果与实验结果的一致性值得注意。