Na$_x$CoO$_2$ 中 a$_{1g}$ 与 e$_g$' 能级排序的起源

通常认为，关联效应抑制了由 LDA 预测但未在 ARPES 测量中观测到的 NaxCoO_2 的小 e_g' 费米面口袋。在动力学平均场论（DMFT）框架内，似乎只有在加入局部关联效应之前，即单电子能级上 e_g' 络合物的在位能低于 a1g 络合物的在位能时，才能重现 ARPES 的结果。关于这两个轨道络合物的能级排序，目前的估计在能量差方面从 -200 meV 到 315 meV 不等。在本工作中，我们对双层化合物 Na2xCo2O4 进行了密度泛函理论计算，求得了单电子能级分裂 \Delta= \epsilon_a1g-\epsilon_e_g'，并考虑了 Na 排序、层间相互作用和八面体畸变的影响。我们发现，对于所有 Na 填充量，\epsilon a_1g-\epsilon e_g' 均为负值，这主要是由于 Na+ 离子在插层平面中产生的强正库仑场所致。该场对 a_1g 轨道的影响不成比例地更大，因为相比于 e_g' 轨道，a_1g 轨道更向上突出于 Co 平面。我们还讨论了八面体压缩和多轨道填充对 \Delta 值随 Na 含量变化的次要影响。我们的结果表明，如果 e_g' 口袋确实被抑制，那只能归因于超出标准 DMFT 的非局域关联效应。