基于ab initio方法的工程化量子异常哈尔效应研究：MnBi$_{2}$Te$_{4}$中的抗磁体

最近，理论上提出了在抗磁性拓扑绝缘体系统中实现量子异常哈尔效应（QAHE），但基于真实材料体系的相关且系统性研究仍有限。作为唯一实现的抗磁性拓扑绝缘体，MnBi$_{2}$Te$_{4}$成为探索各种拓扑状态的关键平台。本文通过综合性第一性原理计算，展示了即使在无共轭时空反演（$\mathcal{PT}$）对称性的情况下，抗磁性奇异层MnBi$_{2}$Te$_{4}$也可以实现QAHE。使用磁性拓扑绝缘体模型，计算层分辨率的Chern数，以进一步理解不同Chern数背后的物理本质。施加外部水平压力可由于van der Waals间隙的显著压缩，加强Te-Te准共价键。因此，在广范围的压力下，该结果产生的拓扑非平凡间隙可超过室温能尺度。此外，我们发现构建MnBi$_{2}$Te$_{4}$/CrI$_{3}$异质结构可实现带有QAHE的抗磁性配置。我们的发现说明了在抗磁性奇异层MnBi$_{2}$Te$_{4}$中实现QAHE，并提供了获取相应磁配置的可靠策略。