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宽禁带半导体材料β-Ga2O3不仅具有良好的化学稳定性,还具有超宽带隙、较短的吸收截止边、较大的击穿电场强度以及超强的透明导电性等优异的物理性能。基于β-Ga2O3研发和设计的场效应晶体管、肖特基二极管、透明导电电极以及日盲紫外探测器等功率器件和探测器表现出优良的光电性能,这使它可能成为研制高频、大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和大规模集成电路的理想材料。此外,β-Ga2O3材料存在宽禁带半导体掺杂不对称问题,其n型掺杂已被理论预测和实验生长证实,但是,其p型掺杂难以实现且尚处于理论探索阶段。目前,为了攻克β-Ga2O3材料p型掺杂这一难题,国内、国外研究工作者对此开展了大量工作,由此β-Ga2O3材料的p型掺杂也成为当前氧化镓材料领域研究的热门课题之一。p型是基于β-Ga2O3材料制作二极管、双极性晶体管、场效应晶体管等功率器件的重要组成部分,p型掺杂研制成功不仅能拓宽β-Ga2O3材料电子器件应用范围,也能为解决宽禁带半导体掺杂不对称问题提供理论参考。本文以β-Ga2O3材料为研究对象,计算其p型掺杂的电子结构和物理性质,旨在为β-Ga2O3晶体p型掺杂提供理论基础。本文将从以下几个方面开展论文研究,并取得如下结论:1、本征β-Ga2O3晶体的电子结构、物理性质以及本征空位缺陷的形成能。首先,本文通过对本征态β-Ga2O3的晶格结构、形成能、能带结构、态密度以及光吸收谱等进行计算,了解本征态下材料的带隙值、态密度结构以及光吸收所分布的波段等电学和光学性质。其次,分别计算三种氧空位和两种镓空位共计五种单本征空位缺陷（VGa1、VGa2、VO1、VO2、VO3）出现的形成能。其形成能计算结果为O1位点氧空位的形成能在三种O空位缺陷中最低,Ga2位点的镓空位形成能小于Ga1位点空位的形成能,这表明O1位点的氧空位较易引入,Ga2位点的镓空位容易形成。2、β-Ga2O3晶体p型单掺的电子结构和物理性质。通过计算非金属（N、F、Cl、Br）单掺β-Ga2O3晶体时非金属原子替位晶体中不同氧空位O原子的形成能。计算结果表明:在富镓缺氧和富氧缺镓条件下,N替位O1位点的O原子形成能最低,极易替换该位置的O原子,F、Cl、Br等非金属原子替位O3位点O原子形成能最低,O3位置O原子相对较易被F、Cl、Br等原子替换。富镓条件更适合非金属掺杂实验生长。N、F、Cl、Br单掺β-Ga2O3晶体显p型掺杂特性,F原子对F掺体系的导电性能无影响。光吸收系数谱显示非金属单掺β-Ga2O3晶体的光学性能未得到明显提升。通过计算金属（Na、Mg、Ca、Cu、Ag、Zn、Cd）单掺β-Ga2O3晶体时金属原子分别替位Ga1和Ga2位点Ga原子的形成能。研究发现:富氧条件更适合金属掺杂的实验生长。金属原子在替换Ga2位点的Ga原子时形成能较低,金属原子替位Ga2位点的Ga原子更容易。金属单掺β-Ga2O3晶体均显p型掺杂特征。Na掺体系的光吸收系数谱相对于本征态下出现明显的蓝移现象,主吸收峰值明显增加,其光学性能应有所改善。3、β-Ga2O3晶体p型共掺的电子结构和物理性质。通过将非金属（N、F、Cl、Br）与金属（Na、Mg、Ca、Cu、Ag、Zn、Cd）组合构成28个共掺杂质对,将其分别掺入β-Ga2O3晶体,计算共掺体系的电子结构和物理性质。在N+金属共掺体系中,金属替位Ga2位点的Ga原子,N原子替位O1位点的O原子。对N+金属共掺后晶体的能带结构、态密度,光吸收系数等进行计算,结果表明N+金属共掺体系均显p型导电特征。N-Ca、N-Cu、N-Ag在深紫外区均出现一个额外吸收峰,谱线可能展宽。对于F、Cl、Br+金属的共掺体系而言,非金属原子F、Cl、Br替位O3位点O原子,金属原子替位Ga2位点的Ga原子。通过计算F+金属、Cl+金属、Br+金属等共掺体系的电子结构和物理性质,研究发现:首先,大部分共掺体系均显p型导电特性,其次,共掺后β-Ga2O3晶体的光学性质得到一些改善,如:F-Cu共掺体系的光吸收系数谱变宽,其主吸收峰峰值增加明显。另一方面,部分共掺体系在近紫外区275nm附近出现一个额外的吸收峰。4、过渡金属掺杂后β-Ga2O3结构可改良宽禁带半导体β-Ga2O3结构的光学和电学性能。采用GGA+U的方法计算了Nb,Mo以及Tc原子掺入β-Ga2O3结构后的形成能、电子结构以及光学性质。研究表明:各掺杂体系的形成能均小于0 e V,这表明Nb,Mo以及Tc原子掺入后β-Ga2O3体系将更加稳定。此外,各掺杂结构的能带结构显示Nb,Mo以及Tc原子属于施主杂质,Nb和Mo单掺后增强了β-Ga2O3体系的导电性能,Tc单掺β-Ga2O3结构引入的深能级成为有效的复合中心,该掺杂体系增加了价带电子向导带跃迁的几率。同时Nb,Mo以及Tc原子掺入后在β-Ga2O3结构的吸收系数以及能量30e V-45e V能量范围内出现了两个吸收峰,并随着掺入原子非金属性的增强,其峰值不断减小,同时还不断的向高能侧移动。