一、选题背景和意义：
MnBi2nTe3n 1 最近被发现有量子反常霍尔效应。目前已有文章报道在MnBi2Te4中在低温强磁场下发现量子化的平台。利用量子反常霍尔效应的边缘态，在上面引入超导，能实现手性马约拉纳一维膜。通过破坏时间反演对称性可以构建零维的马约拉纳零能膜并且编织它。时间反演对称性的破坏可以通过控制两个超导电极的相位来控制，编织也可以通过多块超导电极之间的相位来实现。通过这个方式可以构建拓扑量子比特。所以，目前的首要目标是在量子霍尔效应的边缘态上引入超导能隙。
二、课题关键问题及难点：
MnBi2Te4的量子化平台必须得在强磁场下才能实现，这时往往超导能隙已被破坏。所以，我们选择MnBi4Te7,理论预言这类材料在零场就能实现量子化平台。所以，我们的第一步是在MnBi2Te4上测得零场的量子反常霍尔效应；第二步是选择合适的超导材料引入超导能隙。
三、文献综述（或调研报告）：
反铁磁能形成拓扑态早在10年就被人提出：Antiferromagnetic topological insulator磁性的体系不具有时间反演对称。而在这篇文章中他们提出一种具有层内铁磁（FM）层间反铁磁排列（AFM）的结构，这样的体系具有平移和时间反演的联合对称性。虽然体系没有时间反演，但磁电耦合系数之所以只能取0和 是时间反演对称性保证的。但是在联合对称性下，磁电耦合系数仍然是个奇函数，这样依然可以保证这个系数只能为取0和 。因此这个体系依然可以具有Z2拓扑指标。最重要的是，因为平移操作把奇数层平移到偶数层， 时间反演操作再翻转自旋，可以使得上下两层的自旋指向相反，这个体系被预测可以实现轴子绝缘体。
经过计算以后发现，MnBi2Te4低能就是上文提到的层内铁磁，层间反铁磁的结构。这个材料最早被预测大概是这篇文献：M. M. Otrokov, et.al. 2D Mater. 4, 025082 (2017)。随后这篇文章的作者又发表了一系列的工作，研究了这个系统的性质。首先(PHYSICAL REVIEW LETTERS 122, 107202 (2019))，这个材料的基态是层间AFM，层内是FM。
这张图(b)是第0层间到第j层的自旋耦合系数随层数的变化，表明奇数-奇数(偶数-偶数)层的耦合是铁磁，而奇数-偶数层的耦合反铁磁。并且这个磁结构不仅对大块材料成立，对少层情况也依然成立。所以文章给出了图(c)，表明，一层，两层和三层的磁结构。随着磁结构的变化，这个系统的拓扑性质是和材料是层数相关的。
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