Модификация топологических поверхностных состояний в новых синтетических топологических системах Mn$_{1-x}$A$_{x}$Bi$_2$Te$_4$/MnBi$_2$Te$_4$ (A = Si, Ge, Sn, Pb)

В данной работе с помощью ab initio расчетов была исследована возможность изменения энергетической запрещенной зоны в топологических поверхностных состояниях систем на основе собственного антиферромагнитного топологического изолятора MnBi$_2$Te$_4$. Системы получены путем замещения атомов магнитного металла (Mn) на атомы немагнитных элементов (A = Si, Ge, Sn, Pb) в поверхностном семислойном блоке (Mn$_{1-x}$A$_x$Bi$_2$Te$_4$/MnBi$_2$Te$_4$). Результаты исследования показали значительную модуляцию величины энергетической запрещенной зоны в широком диапазоне от 60 мэВ до 0 мэВ при увеличении концентрации замещения $x$. Более того, было обнаружено, что выбор замещающего элемента влияет на характер изменения величины энергетической запрещенной зоны. Так, для Si и Ge была выявлена монотонная зависимость величины энергетической запрещенной зоны от $x$, в то время как для Sn и Pb минимальное значение энергетической запрещенной зоны наблюдалось при $x = 0.75$. Полученные в работе результаты позволяют предположить, что основным механизмом модуляции энергетической запрещенной зоны в исследованных системах является изменение локализации топологических поверхностных состояний.