稀土元素Gd掺杂GaN的电子结构和磁学性质研究

采用基于密度泛函理论（DFT）结合投影缀加平面波（PAW）的方法，通过 VASP软件包计算研究了稀土元素Gd掺杂GaN的晶格参数、形成能、电子态密度、能 带结构和磁学性质．计算过程中将稀土元素Gd的4f电子计入价电子，采用LSDA+U 方法处理4f电子的强关联效应．计算结果表明：Gd原子之间的耦合是反铁磁性的 ，当有足够的空穴载流子存在时能够稳定铁磁相；Ga空位虽然能够提供空穴稳定 铁磁相，但是由于在p型GaN中Ga空位的形成能较高而难以形成；而间隙N缺陷和间 隙O缺陷的形成能较低，能够稳定GaN∶Gd体系的铁磁相并且能够分别引入1 B和 2 B的磁矩，因此认为间隙N和O可能是巨大磁矩的来源．