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与传统的铁电材料相比,新发现的氧化铪基铁电薄膜有着与标准硅工艺兼容性好、禁带宽度大（5.7 eV）、10 nm以下仍可保持优异的铁电性能等优势,故氧化铪基薄膜有望成为新一代最有潜力的存储器用铁电薄膜。但很多实验和计算研究表明氧化铪基薄膜的正交铁电相并非自由状态下最稳定的相结构,因此氧化铪基薄膜的铁电相变机理一直困惑着研究者们,这也使得氧化铪基铁电薄膜的研制和应用受到了一定的阻碍。有研究表明:氧空位的存在会影响氧化铪基薄膜的铁电相变,且与薄膜的唤醒效应、疲劳效应和印记效应等有关,但是氧空位对氧化铪基薄膜的结构和性能的具体作用机制尚不清楚。因此,本文基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统地研究了氧空位和由氧空位和典型杂质所形成的复合缺陷对相稳定性的影响。同时,由于TiN/HfO2的界面结构对氧化铪基薄膜的铁电性能的影响尚不清楚,因此本论文研究了TiN/HfO2界面氧含量这一因素的影响。本论文取得的研究成果主要包括以下三个方面:（1）氧空位对相稳定性和电学性能的影响。完整结构的正交铁电相和单斜相的能量差值为2.64 eV（8个单胞）。块体内的氧空位使正交铁电相和单斜相的能量差值减小为1.21 eV,有利于正交铁电相的稳定。随着氧空位浓度的增加,氧化铪的极化值不断增大,而极化翻转的能量势垒呈现出先减小后增大的趋势。此外,与完整的正交铁电相电子结构相比,存在氧空位的正交铁电相其费米能级由原来的价带顶上移,禁带中出现一条新的陷阱能级,其中3配位氧空位产生的陷阱能级比4配位氧空位的陷阱能级离导带底更近,更容易产生漏电流增大的现象;（2）氧空位与N、Ti、La和Ta杂质的组合对相稳定性的影响。块体内杂质使正交铁电相与单斜相的能量差值的减小仅在1 eV以内,因此我们进一步研究了氧空位和杂质的组合对正交铁电相稳定性的影响。结果表明N和La这类易与氧空位结合的杂质,会形成沿极化方向的缺陷偶极子,使得正交铁电相和单斜相的能量差值减小了约2 eV,意味着正交铁电相的能量和单斜相的能量基本相等;（3）铁电/电极界面氧空位对薄膜相演变的影响。界面处的氧空位形成能比薄膜内部的小的多（相差约2 eV）,氧空位更容易出现在界面处。当界面不存在氧空位时,正交铁电相是最稳定的相结构,4层正交铁电相单胞的能量比单斜相低2.8eV;当界面有一个氧空位时,正交铁电相与单斜相的能量相当,此时四方相易相变成正交铁电相,这与观察到的唤醒效应的结构演化是一致的。随着界面氧空位数量的进一步增加,单斜相增多会出现疲劳现象。