Fe₃Si作为二元Heusler合金,其简单的结构更容易制备,同时由于其较高的居里温度和自旋极化率使得Fe₃Si成为自旋电子学中极具前途的材料。Fe₃Si的晶格常数与GaAs极其近似,可以通过分子外延生长的方法制备出具有完美界面的Fe₃Si/GaAs异质结构。本论文介绍了Fe₃Si的基本性质和研究现状,对该文章中所运用的的相关理论进行阐述,详细说明堆垛和界面对Fe₃Si/GaAs异质结构机械性和电子结构的影响。本文的研究内容和结果如下:1、对Fe₃Si和GaAs的表面模型进行弛豫,确定能够收敛的表面结构层数,建立四种Fe₃Si/GaAs异质结构模型,即:洞位堆垛的（0 0 1）界面,顶位堆垛的（00 1）界面,洞位堆垛的（1 1 0）界面和顶位堆垛的（1 1 0）界面。使用密度泛函理论计算了Fe₃Si/GaAs异质结构的结构、表面能、界面能、粘附功、态密度、差分电荷图、价电子图。通过计算得到的结果分析得到:（1）对于相同的界面,洞位堆垛比顶位堆垛具有更大的粘附功和较小的界面能;（2）对于相同的堆垛方式,（0 0 1）界面比（1 1 0）界面拥有更大的粘附功和更小的界面能,随着Fe₃Si（1 1 0）在GaAs（1 1 0）表面上生长,GaAs表面的波纹形状消失,使得粘附功减小;（3）在四种异质结构模型中,以洞位方式堆垛的（0 0 1）界面的机械性能和延展性是最强的,并且具有最小的界面能更容易形成。2、还讨论了具有洞位堆垛方式的（0 0 1）界面的电子结构以及电子轨道杂化对界面处共价键形成的贡献。（1）Fe₃Si中同时存在共价键和金属键,在GaAs中Ga和As原子之间为共价键,界面上明显的电荷积累表明Fe原子和Si原子与As原子形成共价键,由于As（2.18）与Fe（1.83）和Si（1.90）比较而言具有较大的电负性,因此大部分电荷都聚集在As位置,从而导致界面键合。（2）在顶位堆垛的界面位置As原子仅与一个Fe原子成键,与Si原子无法成键;在洞位堆垛模型的界面处,一个As原子分别与两个Fe原子和两个Si原子键合。洞位堆垛模型比顶位堆垛模型具有更大的接触面积,As原子可以接触更多的原子以形成更多的键,从而使界面更稳定。对于洞位堆垛模型,由于Fe和Si分别是金属元素和准金属元素,并且Fe的电负性比Si低,因此在键合过程中,Fe比Si更容易失去价电子,导致Fe-As键比Si-As键更牢固。（3）Fe（s和d）和As（p）通过杂化促进Fe-As键的形成,并且Si（s和p）和As（p）之间的杂化在Si-As键中起主要作用。界面电荷的重新排布主要限于界面处的第一层,界面附近的电荷重新排布导致Fe,Si和As轨道电子杂交形成共价键。本文在通过在理论上对Fe₃Si/GaAs四种异质结构进行研究对比,找到了在理论上最为稳定的异质结构,分析了电子分布对结构机械性能的影响,为实验上制备更为稳定的Fe₃Si/GaAs异质结构提供了理论指导。