基于扩散蒙特卡洛优化MnBi$_2$Te$_4$应变相关磁性质的密度泛函理论

本研究评估了密度泛函理论（DFT）在预测MnBi$_2$Te$_4$（MBT）磁性质方面的可靠性。MBT是一种具有自旋器件和量子计算潜在应用价值的本征磁性拓扑绝缘体。我们的方法论对MBT的理解受到挑战，因为实验结果与\textit{ab initio}计算之间在电子和磁性方面存在分歧。我们的结果表明，MBT的磁相图在DFT框架下的 Hubbard $U$参数值显著变化，这凸显了基准计算的重要性。为解决这些挑战，我们建立了一种从扩散蒙特卡洛（DMC）计算中导出的优化Hubbard $U$方法，后者基于随机过程直接求解多体薛定谔方程，并在DFT框架中实现。一旦确定随应变优化后的$U$值，我们便可在DFT框架内实现DMC水平的精度。这一方法对于准确描述MBT的磁态以及理解其磁性质及其对外部因素依赖性的内在机制具有重要意义。