Based on first-principles band-structure calculations, we predict that FM MnHg2Te3 is a Weyl semimetal candidate. When the direction of spin polarization is toward the c-axis, there are six Weyl points in the whole Brillouin zone. With spin orientation along the a-axis, there exist eight Weyl points. For AFM MnHg2Te3, when the spin direction is along the c-axis, the band structure is fully gapped. The calculation of the Z2 number confirms that AFM-c MnHg2Te3 is a 3D AFM topological insulator. Adjusting the spin direction from the c-axis to the a-axis only changes the bandgap without affecting the topological properties of this system. The gapless surface-state on the (100) surface is also obtained, the results of which correspond with the properties of the AFM topological insulator.

1.
M.
Konig
,
S.
Wiedmann
,
C.
Brune
,
A.
Roth
,
H.
Buhmann
,
L. W.
Molenkamp
,
X.-L.
Qi
, and
S.-C.
Zhang
,
Science
318
,
766
770
(
2007
).
2.
B.
Bradlyn
,
L.
Elcoro
,
J.
Cano
,
M. G.
Vergniory
,
Z.
Wang
,
C.
Felser
,
M. I.
Aroyo
, and
B. A.
Bernevig
,
Nature
547
,
298
305
(
2017
).
3.
H. C.
Po
,
A.
Vishwanath
, and
H.
Watanabe
,
Nat. Commun.
8
,
50
(
2017
).
4.
Z.
Song
,
T.
Zhang
,
Z.
Fang
, and
C.
Fang
,
Nat. Commun.
9
,
3530
(
2018
).
5.
H.
Watanabe
,
H. C.
Po
, and
A.
Vishwanath
,
Sci. Adv.
4
,
eaat8685
(
2018
).
6.
F.
Tang
,
H. C.
Po
,
A.
Vishwanath
, and
X.
Wan
,
Sci. Adv.
5
,
eaau8725
(
2019
).
7.
H.
Zhang
,
C.-X.
Liu
,
X.-L.
Qi
,
X.
Dai
,
Z.
Fang
, and
S.-C.
Zhang
,
Nat. Phys.
5
,
438
442
(
2009
).
8.
H.
Weng
,
C.
Fang
,
Z.
Fang
,
B. A.
Bernevig
, and
X.
Dai
,
Phys. Rev. X
5
,
011029
(
2015
).
9.
Z.
Wang
,
Y.
Sun
,
X.-Q.
Chen
,
C.
Franchini
,
G.
Xu
,
H.
Weng
,
X.
Dai
, and
Z.
Fang
,
Phys. Rev. B
85
,
195320
(
2012
).
10.
F.
Wilczek
,
Phys. Rev. Lett.
58
,
1799
1802
(
1987
).
11.
A. M.
Essin
,
J. E.
Moore
, and
D.
Vanderbilt
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
146805
(
2009
).
12.
Y.
Peng
and
Y.
Xu
,
Phys. Rev. B
99
,
195431
(
2019
).
13.
X.-L.
Qi
and
S.-C.
Zhang
,
Rev. Mod. Phys.
83
,
1057
1110
(
2011
).
14.
X.-L.
Qi
,
T. L.
Hughes
, and
S.-C.
Zhang
,
Phys. Rev. B
78
,
195424
(
2008
).
15.
X.
Huang
,
L.
Zhao
,
Y.
Long
,
P.
Wang
,
D.
Chen
,
Z.
Yang
,
H.
Liang
,
M.
Xue
,
H.
Weng
,
Z.
Fang
,
X.
Dai
, and
G.
Chen
,
Phys. Rev. X
5
,
031023
(
2015
).
16.
T.
Zhang
,
Y.
Jiang
,
Z.
Song
,
H.
Huang
,
Y.
He
,
Z.
Fang
,
H.
Weng
, and
C.
Fang
,
Nature
566
,
475
479
(
2019
).
17.
F.
Tang
,
H. C.
Po
,
A.
Vishwanath
, and
X.
Wan
,
Nature
566
,
486
489
(
2019
).
18.
M.
Vergniory
,
L.
Elcoro
,
C.
Felser
,
N.
Regnault
,
B. A.
Bernevig
, and
Z.
Wang
,
Nature
566
,
480
485
(
2019
).
19.
R. S. K.
Mong
,
A. M.
Essin
, and
J. E.
Moore
,
Phys. Rev. B
81
,
245209
(
2010
).
20.
R.
Yu
,
W.
Zhang
,
H.-J.
Zhang
,
S.-C.
Zhang
,
X.
Dai
, and
Z.
Fang
,
Science
329
,
61
64
(
2010
).
21.
C.-Z.
Chang
,
J.
Zhang
,
X.
Feng
,
J.
Shen
,
Z.
Zhang
,
M.
Guo
,
K.
Li
,
Y.
Ou
,
P.
Wei
, and
L.-L.
Wang
,
Science
340
,
167
170
(
2013
).
22.
J.
Wang
,
B.
Lian
, and
S.-C.
Zhang
,
Phys. Scr.
T164
,
014003
(
2015
).
23.
J.
Checkelsky
,
R.
Yoshimi
,
A.
Tsukazaki
,
K.
Takahashi
,
Y.
Kozuka
,
J.
Falson
,
M.
Kawasaki
, and
Y.
Tokura
,
Nat. Phys.
10
,
731
736
(
2014
).
24.
X.
Kou
,
S.-T.
Guo
,
Y.
Fan
,
L.
Pan
,
M.
Lang
,
Y.
Jiang
,
Q.
Shao
,
T.
Nie
,
K.
Murata
,
J.
Tang
,
Y.
Wang
,
L.
He
,
T.-K.
Lee
,
W.-L.
Lee
, and
K. L.
Wang
,
Phys. Rev. Lett.
113
,
137201
(
2014
).
25.
C.-Z.
Chang
,
W.
Zhao
,
D. Y.
Kim
,
H.
Zhang
,
B. A.
Assaf
,
D.
Heiman
,
S.-C.
Zhang
,
C.
Liu
,
M. H.
Chan
, and
J. S.
Moodera
,
Nat. Mater.
14
,
473
477
(
2015
).
26.
Q. L.
He
,
L.
Pan
,
A. L.
Stern
,
E. C.
Burks
,
X.
Che
,
G.
Yin
,
J.
Wang
,
B.
Lian
,
Q.
Zhou
,
E. S.
Choi
 et al,
Science
357
,
294
299
(
2017
).
27.
A. P.
Schnyder
,
S.
Ryu
,
A.
Furusaki
, and
A. W. W.
Ludwig
,
Phys. Rev. B
78
,
195125
(
2008
).
28.
D.
Xiao
,
J.
Jiang
,
J.-H.
Shin
,
W.
Wang
,
F.
Wang
,
Y.-F.
Zhao
,
C.
Liu
,
W.
Wu
,
M. H. W.
Chan
,
N.
Samarth
, and
C.-Z.
Chang
,
Phys. Rev. Lett.
120
,
056801
(
2018
).
29.
E. O.
Lachman
,
M.
Mogi
,
J.
Sarkar
,
A.
Uri
,
K.
Bagani
,
Y.
Anahory
,
Y.
Myasoedov
,
M. E.
Huber
,
A.
Tsukazaki
, and
M.
Kawasaki
,
npj Quantum Mater.
2
,
70
(
2017
).
30.
R.
Chen
,
S.
Dou
,
V.
Stepanyuk
,
D.
Xue
,
C.
Jia
, and
K.
Tao
,
Appl. Phys. Lett.
118
,
062410
(
2021
).
31.
M. M.
Otrokov
,
T. V.
Menshchikova
,
M. G.
Vergniory
,
I. P.
Rusinov
,
A. Y.
Vyazovskaya
,
Y. M.
Koroteev
,
G.
Bihlmayer
,
A.
Ernst
,
P. M.
Echenique
,
A.
Arnau
, and
E. V.
Chulkov
,
2D Mater.
4
,
025082
(
2017
).
32.
M.
Mogi
,
M.
Kawamura
,
R.
Yoshimi
,
A.
Tsukazaki
,
Y.
Kozuka
,
N.
Shirakawa
,
K.
Takahashi
,
M.
Kawasaki
, and
Y.
Tokura
,
Nat. Mater.
16
,
516
521
(
2017
).
33.
M. M.
Otrokov
,
I. I.
Klimovskikh
,
H.
Bentmann
,
D.
Estyunin
,
A.
Zeugner
,
Z. S.
Aliev
,
S.
Gaß
,
A.
Wolter
,
A.
Koroleva
,
A. M.
Shikin
 et al,
Nature
576
,
416
422
(
2019
).
34.
J.
Li
,
Y.
Li
,
S.
Du
,
Z.
Wang
,
B.-L.
Gu
,
S.-C.
Zhang
,
K.
He
,
W.
Duan
, and
Y.
Xu
,
Sci. Adv.
5
,
eaaw5685
(
2019
).
35.
S.
Chowdhury
,
K. F.
Garrity
, and
F.
Tavazza
,
npj Comput. Mater.
5
,
33
(
2019
).
36.
T.
Zhu
,
A. J.
Bishop
,
T.
Zhou
,
M.
Zhu
,
D. J.
O'Hara
,
A. A.
Baker
,
S.
Cheng
,
R. C.
Walko
,
J. J.
Repicky
,
T.
Liu
 et al,
Nano Lett.
21
,
5083
5090
(
2021
).
37.
N.
Mao
,
H.
Wang
,
X.
Hu
,
C.
Niu
,
B.
Huang
, and
Y.
Dai
,
Phys. Rev. B
102
,
115412
(
2020
).
38.
C.
Niu
,
H.
Wang
,
N.
Mao
,
B.
Huang
,
Y.
Mokrousov
, and
Y.
Dai
,
Phys. Rev. Lett.
124
,
066401
(
2020
).
39.
Y.
Xu
,
Z.
Song
,
Z.
Wang
,
H.
Weng
, and
X.
Dai
,
Phys. Rev. Lett.
122
,
256402
(
2019
).
40.
S. X.
Riberolles
,
T. V.
Trevisan
,
B.
Kuthanazhi
,
T.
Heitmann
,
F.
Ye
,
D.
Johnston
,
S.
Bud'ko
,
D.
Ryan
,
P.
Canfield
, and
A.
Kreyssig
,
Nat. Commun.
12
,
999
(
2021
).
41.
N.
Mao
,
X.
Hu
,
H.
Wang
,
Y.
Dai
,
B.
Huang
,
Y.
Mokrousov
, and
C.
Niu
,
Phys. Rev. B
103
,
195152
(
2021
).
42.
L.-L.
Wang
,
N. H.
Jo
,
B.
Kuthanazhi
,
Y.
Wu
,
R. J.
McQueeney
,
A.
Kaminski
, and
P. C.
Canfield
,
Phys. Rev. B
99
,
245147
(
2019
).
43.
H.
Huan
,
Y.
Xue
,
B.
Zhao
,
H.
Bao
,
L.
Liu
, and
Z.
Yang
,
Phys. Rev. B
106
,
125404
(
2022
).
44.
C.
Niu
,
J.-P.
Hanke
,
P. M.
Buhl
,
H.
Zhang
,
L.
Plucinski
,
D.
Wortmann
,
S.
Blügel
,
G.
Bihlmayer
, and
Y.
Mokrousov
,
Nat. Commun.
10
,
3179
(
2019
).
45.
X.
Zou
,
N.
Mao
,
B.
Li
,
W.
Sun
,
B.
Huang
,
Y.
Dai
, and
C.
Niu
,
New J Phys.
23
,
123018
(
2021
).
46.
Y.
Jin
,
X.-T.
Zeng
,
X.
Feng
,
X.
Du
,
W.
Wu
,
X.-L.
Sheng
,
Z.-M.
Yu
,
Z.
Zhu
, and
S. A.
Yang
,
Phys. Rev. B
104
,
165424
(
2021
).
47.
G.
Kresse
and
J.
Hafner
,
Phys. Rev. B
47
,
558
561
(
1993
).
48.
J. P.
Perdew
,
K.
Burke
, and
M.
Ernzerhof
,
Phys. Rev. Lett.
77
,
3865
3868
(
1996
).
49.
A. A.
Mostofi
,
J. R.
Yates
,
Y.-S.
Lee
,
I.
Souza
,
D.
Vanderbilt
, and
N.
Marzari
,
Comput. Phys. Commun.
178
,
685
699
(
2008
).
50.
Q.
Wu
,
S.
Zhang
,
H.-F.
Song
,
M.
Troyer
, and
A. A.
Soluyanov
,
Comput. Phys. Commun.
224
,
405
416
(
2018
).
52.
X.
Wang
,
J. R.
Yates
,
I.
Souza
, and
D.
Vanderbilt
,
Phys. Rev. B
74
,
195118
(
2006
).
53.
W.
Witczak-Krempa
,
G.
Chen
,
Y. B.
Kim
, and
L.
Balents
,
Annu. Rev. Condens. Matter Phys.
5
,
57
82
(
2014
).
54.
J.
Zou
,
Z.
He
, and
G.
Xu
,
npj Comput. Mater.
5
,
66
(
2019
).
You do not currently have access to this content.