评估所提出拓扑材料稳定性的流程

我们利用密度泛函理论计算研究了被预言为磁性拓扑绝缘体（TI）的 MnPb$_{2}$Bi$_{2}$Te$_{6}$（MPBT）的稳定性。我们的分析包含多种度量，如生成焓、亥姆霍兹自由能、缺陷形成能以及动力学稳定性。我们的热力学分析表明，有限温度下的声子对能量增益的贡献估计小于 10~meV/原子，即便从二元化合物出发的最有利反应，也可能不足以在高温下稳定 MPBT。尽管 MPBT 通常对各种缺陷的形成具有鲁棒性，我们发现 $\text{Mn}_{\text{Pb}}$ 反位缺陷的形成最易发生，其对应能量小于 60~meV。这可归因于 PbTe 层压缩应变带来的显著能量代价。我们的发现表明，MPBT 在热力学与缺陷形成方面处于稳定性边缘，凸显了对所提出的 TI（包括 MPBT）开展系统性稳定性分析以用于实际利用的重要性。本研究为设计合成具有强健稳定性的理想磁性 TI 材料提供了宝贵见解。