一种可编程的 $k\cdot p$ 哈密顿量方法及其在磁性拓扑绝缘体 MnBi$_2$Te$_4$ 中的应用

在能带理论中，第一性原理计算、紧束缚方法和有效的 $k\cdot p$ 模型通常用于研究凝聚态物质的电子结构。有效的 $k\cdot p$ 模型形式紧凑且物理图像清晰，而第一性原理计算可给出更精确的结果。如今，将 $k\cdot p$ 模型与第一性原理计算结合以探索拓扑材料已得到广泛认可。然而，传统的手工推导 $k\cdot p$ 哈密顿量的方法复杂且耗时。本工作中，我们独立开发了一种可编程算法来构造有效的 $k\cdot p$ 哈密顿量。在我们的方法中，以对称性和轨道作为输入信息来生成一维/二维/三维 $k\cdot p$ 哈密顿量，且该开源代码可直接在线下载。最后，我们还展示了其在 MnBi$_2$Te$_4$ 族磁性拓扑材料中的应用。