氧化铪由于具有优良的硅工艺兼容性,有望成为最具潜力的新一代铁电材料。然而目前国内外对其核心特征—铁电畴（或畴壁）的结构和演化的研究较少,尤其在理论上仍处于空白阶段。阐明氧化铪铁电薄膜的畴壁结构及其演化规律有利于深入了解材料的物理机制,对实现氧化铪基铁电存储器件的大规模应用具有重要意义。因此,本文基于密度泛函理论对氧化铪铁电薄膜中可能存在的畴壁结构及其演化进行了研究,从畴壁演化的角度揭示了氧化铪铁电体的极化翻转和铁电性激活的微观机制,并对典型畴壁的电子结构和氧缺陷分布进行了分析。具体研究内容如下:（1）氧化铪从高对称的立方相到低对称的正交铁电相转变过程中可以产生6种变体（忽略相反的极化方向）。基于这6种变体预测并构建了10种不同类型的铁电畴壁,包括三种180°畴壁、三种极化旋转90°畴壁和四种极化倾斜90°畴壁。（2）在对180°畴壁进行预测和计算后确定了三种180°畴壁的原子结构,得到了每种结构的畴壁能,同时也模拟了畴壁的迁移。其中type-1的畴壁能最低,为-21.2 m J/m²,这是氧化铪薄膜中最有可能存在的畴壁结构。这种畴壁的迁移极有可能是氧化铪铁电薄膜中180°极化翻转的微观机制,其畴壁迁移势垒为0.93 e V,是Pb Ti O₃势垒的15倍,这也解释了为什么氧化铪铁电薄膜的矫顽场比钙钛矿型铁电薄膜矫顽场大10～100倍。（3）按照两个畴区极化方向之间的关系将90°畴壁分为了两类:极化旋转和极化倾斜型。其中,type-7 90°畴壁迁移在外延拉应变下较易实现,这是因为长轴a被诱导至沿平面内后两个短轴b、c之间易于发生转换导致的,这大大降低了畴壁迁移势垒,这种畴壁的形成和迁移是氧化铪薄膜铁电性能电场激活的微观机制。（4）对type-1 180°畴壁和type-7 90°畴壁的电子结构进行了研究,研究发现由于type-7畴壁的产生使结构的LDOS中的价带顶和导带底在畴壁处发生弯折,因而在该畴壁处容易形成空穴型导电通道。在type-1 180°畴壁中,由于带负电的氧原子在垂直畴壁方向的位移,使畴壁两侧分别出现氧空位形成能的低点和高点,而且180°畴壁中氧原子的缺失导致LDOS在费米能级处产生一条新的陷阱能级,电子可以在这些陷阱能级发生跃迁,如果氧空位大量地聚集于此处,就会对铁电性能产生影响。