临界相互作用强度下的歧化转变：Na$_{1/2}$CoO$_2$

本文利用关联能带理论方法研究了 Na$_{1/2}$CoO$_2$ 中的电荷歧化与自旋分化。先前观察到的电荷歧化与能隙打开同步现象，在此被追踪为经历一级电荷歧化转变 2Co$^{3.5+} \to$ Co$^{3+}$+Co$^{4+}$，其离子特性与自旋（分别为 S=0, S=1/2）的联系比与真实电荷的联系更为紧密。Co $a_g$ 轨道中的歧化被其他 3d 轨道中相反的电荷重排所补偿。在该转变处，（全电子）动能与势能中巨大且相反的不连续性略微超过了关联能的增益从而实现平衡。将 CD 态与 Na$_{1/2}$CoO$_2$ 中观察到的电荷有序绝缘相特征进行比较，表明库仑排斥值 $U$ 依赖于浓度，其中 $U(x=1/2)\simeq$3.5 eV。