随着半导体器件的不断发展,器件尺寸等比例缩小使金属氧化物场效管的栅极氧化层越来越薄,产生的漏电流使器件的可靠性严重降低。传统的Si基器件已经无法满足器件持续发展的需求,Ga As由于良好的电子特性是替换半导体Si的潜在候选材料。同时,为了提高栅极氧化层的等效厚度,可用高介电常数的栅介质材料来替换Si O2,从而降低器件的量子隧穿效应来满足微小型化的需求。本文主要利用密度泛函理论探索Ga As半导体/高介电常数氧化物异质界面的微结构与物理性质,为Ga As半导体光电子器件的制备和设计提供理论依据。本文主要取得以下研究成果:第一、计算了半导体Ga As和高介电常数氧化物Ce O2、Ba Ti O3和La Al O3体材料的晶格常数、电子态密度、电荷分布和能带结构。第二、研究了二元氧化物Ce O2与半导体Ga As形成异质结的原子结构和电子特性。分析了电荷转移和电子态密度,As/Ce界面和As/O界面导带带偏和和价带带偏均大于1 e V,因此Ga As/Ce O2异质结界面也可作为晶体管的潜在候选。第三、Ba Ti O3作为研究最多的ABO3型钙钛矿氧化物铁电材料之一,由于其有较高的介电常数和较低的介电损耗使它成为良好的栅极氧化层材料。计算分析了电荷转移和电子态密度,我们发现在Ga As/Ba Ti O3界面存在金属性,As/Ba O界面和As/Ti O2界面导带带偏和价带带偏并不全大于1 e V,所以此界面不适合高电子迁移率晶体管设计。第四、La Al O3原子层呈正负相间排布,为了解这种极化结构是否会存在新的物理现象,我们计算了Ga As/La Al O3异质结界面结构和电子性质,分析了它们的电荷转移和电子态密度,发现在界面呈现金属性,且As/La O界面和As/Al O2界面带阶都大于1 e V,该界面亦可作为高电子迁移率晶体管栅极氧化层的候选。