氧化镓（β-Ga2O3）因其本身良好的稳定性、超宽带隙（4.9 eV）和优良的物理化学特性广泛应用于光电器件、气敏传感器、能源催化、以及日盲型紫外探测器等。掺杂可以调控Ga2O3的电子结构和物理化学性质,从而拓宽其应用领域。此外,由于共掺杂缺陷间存在相互作用,可以打破原本单一掺杂中溶解度的限制,减小跃迁能级,从而提升材料导电性。因此,寻找合适的掺杂剂并探寻最有效的掺杂方式是获得高性能Ga2O3的关键所在。第一性原理计算可以在较低成本下筛选合适的掺杂剂,调控材料的电学性质,揭示优异性能的起源。本文基于第一性原理计算探讨了共掺杂调控含有不同本征缺陷（氧空位或镓空位）Ga2O3的光学和电学性质;探索了获得高导电性p型Ga2O3的有效掺杂方式。本研究对实验研究工作者研发高性能Ga2O3提供了理论基础。本文的主要研究内容和结论如下:1、共掺杂实现Ga2O3高透明性和导电性的理论探索。Ga2O3在合成过程中不可避免地会产生氧空位（VO）。一方面,氧空位作为施主缺陷为Ga2O3提供n型载流子。另一方面,氧空位所产生的缺陷能级会降低Ga2O3在可见光范围内的透明度。如何实现Ga2O3导电性和透明性的统一对实际应用十分重要。本工作提出铝（Al）和铟（In）共掺杂含有VO的Ga2O3(AlGa-InGa-VO)不仅可以实现Ga2O3的高透明度,而且还可以保留VO所提供的载流子。计算结果表明,AlGa-VO无法消除Vo吸收峰,而InGa-VO可以。然而,InGa-VO的缺陷形成能高于AlGa-VO。值得强调的是,AlGa-InGa-VO不仅降低了缺陷形成能,还保持了完美Ga2O3的透明度。这主要源于In 4d和O 2p轨道之间的杂化诱导杂质能级移动,拓宽光学带隙。2、共掺杂活化Ga2O3中镓空位(VGa)的空穴导电能力。镓空位(VGa)作为Ga2O3的p型本征缺陷引起了人们的关注。然而,VGa因其本身形成能高,跃迁能级深等问题,无法为Ga2O3提供高浓度的p型载流子。如果通过共掺杂可以促进VGa的缺陷形成能降低和跃迁能级变浅,将为p型高导电能力Ga2O3的研发提供新思路。本工作聚焦N或F单掺杂及N和F共掺杂对含有VGa的Ga2O3导电能力的影响。计算结果表明,在富Ga条件下,N/F单一掺杂或N-F共掺杂均可以降低复合缺陷的形成能,而在少Ga条件下则相反。在VGa-NO中,N的引入可以促使VGa的跃迁能级变浅,从而激活VGa所提供的空穴。此外,相较于VGa-NO,VGa-NO-FO具有更低的缺陷形成能。由此,N-F共掺杂可以提升VGa的缺陷浓度。值得注意的是,增大N-F共掺杂中N的含量,可以进一步降低缺陷形成能,然而对跃迁能级的调控非常有限。本工作通过对比和结合双极性掺杂剂（N/F）,详细地探讨了不同掺杂方式对含有VGa的Ga2O3导电性质的调控,为实验提升VGa浓度提供了有效策略。3、理论探索共掺杂方式提升Ga2O3的p型导电能力。具有高导电能力的p型Ga2O3的缺乏一直是制约双极性光电设备发展的瓶颈。虽然氮（N）是氧化物中常见的p型掺杂剂,但N掺杂所产生的深受主能级会抑制其导电能力,对Ga2O3亦是如此。本工作提出了Al-N和In-N共掺杂是实现高导电性p型Ga2O3的有效方式。计算结果表明,Al-N共掺杂Ga2O3的缺陷形成能与跃迁能级均低于N掺杂,主要归因于Al自身具有较小的离子半径和Al掺杂后使N 2p态在费米能级附近贡献增多。In的引入会进一步增强N 2p态在费米能级位置的贡献,由此In-N共掺杂具有更浅的跃迁能级。更有意思的是,增加共掺杂剂中N的掺杂含量,可以有效地降低缺陷形成能和跃迁能级,从而在很大程度上提升Ga2O3的p型载流子浓度。本工作所提出的等价元素与N共掺杂方式有望成为提升氧化物p型导电能力的途径。