半导体技术在现代信息化社会中发挥着不可替代的作用。制备大功率、低功耗半导体器件是我国半导体技术战略规划的重点之一。超宽禁带半导体氧化镓（Ga2O3）具有大的击穿场强和Baliga优值、低的制备成本,极有潜力实现耐高压、大功率、低损耗的功率器件以及光电器件。但是目前Ga2O3器件性能远低于预期,主要是因为金属电极-Ga2O3界面有较大的肖特基势垒和接触电阻导致器件存在漏电和散射等问题。因此,改善金属电极-Ga2O3界面性能对实现高性能的Ga2O3器件具有重要的意义。本论文采用第一性原理计算方法研究了不同金属电极-Ga2O3界面的接触特性,并利用氧空位和H钝化方法调控金属电极-Ga2O3界面特性,最后进一步利用Ga2O3维度变化调控金属电极-Ga2O3界面性能。具体研究内容与结果如下:1.首先选用八种功函数不同的金属Sc、Ag、Al、Ti、Mo、Au、Pd、Pt作为金属电极,与β-Ga2O3接触构建金属电极-Ga2O3界面模型,并在界面引入不同浓度的氧空位。发现直接与金属电极接触的Ga2O3被完全金属化,而距离接触区域较远的Ga2O3存在明显的带隙。通过能带对齐的方式计算金属-Ga2O3界面的肖特基势垒,发现当界面处存在氧空位后肖特基势垒略有增加,随着氧空位的增多肖特基势垒持续下降。界面处的氧空位引起肖特基势垒下降的原因是:一方面金属-Ga2O3界面处的氧空位使得金属向Ga2O3一侧转移更多电荷,另一方面氧空位使得Ga2O3一侧自身的载流子增多,使Ga2O3一侧的导带向下弯曲。另外,氧空位还可以增加金属-Ga2O3界面处载流子浓度,进一步降低界面接触电阻。2.其次,探究H原子钝化对八种金属电极-Ga2O3界面微结构和输运特性的影响。通过对比态密度图发现,H原子钝化能够显著降低金属-Ga2O3界面态,因为H原子钝化可以有效的降低Ga2O3表面的悬挂键,同时H原子可以增大金属-Ga2O3界面间距,从而降低金属诱导的界面态。通过计算肖特基势垒发现,H原子钝化可以显著降低Sc-Ga2O3界面的肖特基势垒,但增加了其它金属-Ga2O3界面的肖特基势垒。值得注意的是,H原子钝化能够显著改善金属-Ga2O3界面费米钉扎效应,将费米钉扎因子从0.19提高到0.42。这说明利用H原子钝化结合电极功函数调控可以实现具有欧姆接触特性的金属-Ga2O3界面。3.然后基于上述研究,探究了具有光滑表面的单层Ga2O3对金属电极-Ga2O3界面微结构和输运特性的影响。由于单层Ga2O3上下表面不对称所以界面模型分为,金属-正向单层Ga2O3、金属-反向单层Ga2O3。从肖特基势垒的计算结果可以看出,所有金属与正向单层Ga2O3接触形成的肖特基势垒都是负值即形成了欧姆接触,且金属与正向单层Ga2O3接触时金属向Ga2O3一侧转移了大量的电荷,是与体相Ga2O3接触的10倍,这有助于增大界面处的载流子形成更小的接触电阻;而金属与反向单层Ga2O3接触时由于层间距比与正向接触时大,且与反向单层Ga2O3接触时金属向Ga2O3转移的电荷变少,这些因素使得金属与反向Ga2O3接触时肖特基势垒比正向Ga2O3接触的高。值得注意的是金属Sc、Ti与反向Ga2O3接触后Ga2O3一侧结构发生严重的畸变使得其与反向单层Ga2O3接触形成的肖特基势垒有明显的变大。