关键词：半金属材料；自旋电子器件；BAND；DFT；反铁磁；铁磁

半金属材料往往是由于材料中两种自旋的电子，具有不同的能带特征导致。F 插层的 GaN 双层（F-Ga2N2）被证明是一种半金属材料，如下图所示：

图中 a 展示了其结构（俯视图、侧视图），图 b 展示了两种自旋各自的能带特征，其中蓝色曲线是自旋 α，红色曲线是自旋 β，可以看到 β 自旋越过了费米面，α 自旋则拥有较大带隙。图 c 中则在态密度 DOS 的角度展示带隙的情况，DOS 允许将总的 DOS 拆分到各种轨道，因此通过分态密度就可以看到不同轨道对带隙的影响，或者说带隙主要来自何种轨道的影响。

下文主要讲解如何通过计算材料的能带与态密度，来研究其半金属性质。结构应先经过结构优化，不过由于其半金属属性，因此优化时也应考虑正确的自旋极化，而不应采用默认的自旋极化为 0 。对该材料而言，结构优化的自旋极化设置与下文中计算能带、态密度时的自旋极化设置应一致。