چکیده: در این رساله، خواص فیزیکی فریت گالیوم خالص و آلائیده شده با فلزات واسطه (TM = Mn, Zn) با استفاده از بسته محاسباتی OpenMX بر پایه نظریه تابعی چگالی (DFT) و در تقریب GGA+U بررسی شدند. در گام نخست، خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی (GFO) 3GaFeO در هر دو تقریب GGA و GGA+U محاسبه شدند. نتایج نشان دادند که فریت گالیوم در حالت پایه، دارای ساختار راست گوشه با گروه فضاییn 21 Pc و همچنین آرایش پادفرومغناطیس نوع A می باشد. خاصیت پاد فرومغناطیسی در فریت گالیوم از برهم کنش های ابرتبادلی پادفرومغناطیسی بواسطه پیوندهای2Fe-O-1Fe سرچشمه می گیرد. همچنین، محاسبات نشان دادند که فریت گالیوم یک ترکیب نیم رسانا با گاف نواری eV 40/2 در هر دو کانال اسپین بالا و پایین می‌باشد. نابجایی اتم‌های Fe در هشت‌وجهی‌های مربوطه نیز منجر به شکستن تقارن می شود و به عنوان منشا خاصیت فروالکتریسیته در نظر گرفته می شود. در گام دوم، با جانشینی Zn در جایگاه Gaدر ترکیب 3GaFeO با فرمول (50% و 5/37 % ، %25 ، 5/12% = x) 3ZnxFeO x-1Ga، به بررسی اثر ناخالصی Zn روی خواص ساختاری، مغناطیسی و الکترونی GFO پرداخته شد. نمونه ها با غلظت مشخص شده در بالا به ترتیب 1GZFO، 2GZFO، 3GZFO و GZFO4 نام گذاری شدند. مطالعات ساختاری نشان می دهند که ثابت های شبکه، نابجایی راست گوشه و حجم سلول واحد با افزایش ناخالصی Zn افزایش می یابند. مغناطش نمونه های آلائیده شده با Zn نیز نسبت به نمونه فریت گالیوم خالص افزایش می یابد. همچنین، یک گذار فاز از پادفرومغناطیس به فری مغناطیس مشاهده می شود. بررسی های الکترونی نیز نشان می دهند که نمونه های1GZFO، 2GZFO و 3GZFO نیم فلز و نمونه GZFO4 فلز می باشد. در گام بعدی، با جانشینی Mn در جایگاه Fe در ترکیب 3GaFeO که به ‌صورت (5/37 % و 25 % ، 5/12% = x) 3MnxO x-1GaFe بیان می‌شود، اثر ناخالصی منگنز روی خواص ساختاری، الکترونی، مغناطیسی و نوری فریت گالیوم مورد مطالعه قرار گرفت. آهن نقش مهمی در مکانیسم ابرتبادلی پادفرومغناطیسی بازی می کند. جانشینی اتم آهن با اتم منگنز، می تواند برهم کنش ابر تبادلی پادفرو مغناطیسی در پیوند 2Fe-O-1Fe را تغییر داده و در نتیجه، خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی فریت گالیوم را تحت تاثیر قرار دهد. مطالعات ساختاری نشان می دهند که ثابت های شبکه و حجم سلول واحد با افزایش غلظت ناخالصی منگنز افزایش می یابند. همچنین، بواسطه تفاوت در گشتاور مغناطیسی آهن با منگنز، مغناطش نمونه های آلائیده شده با منگنز در مقایسه با نمونه فریت گالیوم خالص افزایش می یابد و یک گذار فاز از پادفرومغناطیس به فری مغناطیس اتفاق می افتد. بررسی های الکترونی نیز آشکار می کنند که با آلایش منگنز، حالت های جدید نزدیک انرژی فرمی در کانال اسپین بالا بوجود می آیند. این حالت های جدید باعث کاهش گاف نواری در کانال اسپین بالا و تسهیل گذارهای نوری در انرژی های کمتر از گاف نواری فریت گالیوم می شوند.