摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理结合投影缀加平面波的方法,研究了GaN中Ga被稀土元素Gd替代以及与邻近N或Ga空位组成的缺陷复合体的晶格常数、磁矩、形成能以及电子结构等性质。结果发现, Gd掺杂GaN后禁带宽度变窄,由直接带隙半导体转为间接带隙半导体；单个Gd原子掺杂给体系引入大约7μB的磁矩；在Gd与Ga或N空位形成的缺陷复合体系中, N空位对引入磁矩贡献很小,大约0。1μB, Ga空位能引入约2μB的磁矩。随着Ga空位的增多,体系总磁矩增加,但增加量与Ga空位的位置分布密切相关。当Ga空位分布较为稀疏时, Gd单原子磁矩受影响较小,但当Ga空位距离较近且倾向于形成团簇时, Gd单原子磁矩明显增加,而且这种情况下空位形成能也最小。

关键词：gan 稀土掺杂 电子结构 磁学性质 

单位：河北工业大学材料科学与工程学院; 天津300130