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NaXCoO2是一种具有较高热电势和较低电阻率的热电材料,有很复杂的电输运和磁电特性。Foo等人对 NaxCoO2体系的输运性质和磁性质进行了系统的研究,指出体系存在能量尺度不同的铁磁序、反铁磁序和自旋密度波(SDW);随着Na含量的增加,该材料在低温下表现出有水作用下的超导特性、顺磁金属特性、电荷序绝缘体和居里-外斯金属以及自旋波金属特性;并且当Na含量x>0.75时其磁结构比较复杂。材料具有如此复杂的特性,并且是很好的热电材料,使得许多科研工作者在对该材料的研究上做了大量的工作,并且取得了大量的实验研究成果。 本文以这些研究成果为依据,从NaXCoO2结构入手,建立了Na的含量分别为1/3、1/2、2/3三个典型的理论模型,发现随着温度的降低,这些模型具有稳定的基态结构。在Na含量为1/2材料中出现了电荷有序态,随后出现金属-绝缘体转变;而Na含量为1/3、2/3材料中没有出现此种情况,表现出普通金属特性。另外,考虑到磁性离子掺杂对其输运特性的影响,本文还建立了磁性离子掺杂理论模型,发现磁性离子掺杂后体系出现了金属-绝缘体转变。对于理论模型的处理,我们通常采用二次量子化方法给出模型的哈密顿量,利用格林函数和重整化群流方程方法来处理系统的哈密顿量,计算出系统的准粒子能带,从粒子能带关系解释系统的输运性质。 理论研究结果表明:Na含量为1/2的材料中,系统的磁性较弱,温度较高时,导带与价带有交叠,系统表现出金属性质,随着温度降低,导带与价带发生分离,体系出现金属-绝缘体转变;Na含量为1/3的材料中,系统表现出反铁磁性,即使在低温下,价带和导带也有较大交叠,体系的输运具有金属性质;Na含量为2/3的材料具有铁磁特性,虽然同一带内的两个子带发生分离,但是带间的价带和导带始终有交叠,体系仍表现出金属特性;而在Na含量较高的体系中掺杂较强的磁性离子时,同一带内的两个子带发生更大的分离,在一定的温度下,使得带间的价带和导带发生分离,同时发生金属-绝缘体转变现象。 我们对 NaxCoO2材料的输运特性做了大量的理论工作,这些工作不仅为研究该材料的输运特性提供理论依据,同时也为其它材料的电子输运性质提供有力的理论方法。