人工晶体学报

作者：王艳杰, 李豹, 宋俊辉, 何星灿, 王超, 杨帆, 闫兴振, 迟耀丹, 杨小天

单位：1.吉林建筑大学寒地建筑综合节能教育部重点实验室，长春 130118；2.吉林建筑大学电气与计算机学院，长春 130118；3.内蒙古电力（集团）有限责任公司阿拉善供电分公司，阿拉善 750300；4.吉林师范大学，四平 136000

关键词：β-Ga2O3,过渡元素掺杂,第一性原理,密度泛函理论,磁学性质,电子结构,

基金：吉林科技厅自然基金(YDZJ202501ZYTS656);国家自然科学基金(62374073);国家自然科学基金(62441402);吉林省教育厅重点项目(JKH2024036KJ)

本文采用第一性原理计算方法系统地研究了Ga空位和3d过渡金属元素Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu掺杂对β-Ga2O3的几何结构、电子结构、稳定性及磁学性质的影响。计算结果表明，Ga空位和掺杂原子都使β-Ga2O3的几何结构产生了不同程度的局部畸变，但没有破坏β-Ga2O3自身结构的整体对称性。形成能计算结果表明，含Ga空位或掺杂原子的β-Ga2O3体系均是稳定的，并且在富O环境下更容易形成。更重要的，含Ga空位及Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni和Cu掺杂的β-Ga2O3体系基态是磁性的，其磁矩分别为2.51、0.67、0.12、3.00、2.05、1.00、1.00、1.92 μB。通过分析可知含Ga空位及Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni和Cu掺杂的β-Ga2O3体系的磁矩分布与空位或掺杂原子和近邻的氧原子杂化有关，其中过渡金属元素掺杂的β-Ga2O3体系中的磁矩主要来源于3d过渡金属掺杂原子的贡献。

来源：2026年第3期

《人工晶体学报》期刊编辑部

查看人工晶体学报杂志2026年第3期