以LaAlO_3/SrTiO₃异质结为代表的钙钛矿金属氧化物异质结由于其良好的导电性、磁性、超导性等有趣的物理现象而引起人们的广泛关注。本文主要运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了LaAlO₃表面结构稳定性与温度和氧压的关系,分析异质结LaAlO₃/Sr Ti O₃具有良好导电性的原因以及缺陷结构对不同终结面的n型和p型异质结界面二维电子气的影响。首先,研究了立方相LaAlO₃（001）表面具有不同终结面时的稳定性,揭示了氧压和温度对表面稳定性的影响。构建LaAlO₃（001）不同终结面的（LaO-LaO）_n、（LaO-AlO₂）_m、（AlO₂-AlO₂）_n三种薄膜模型并分别计算其表面能。结果发现,超高真空(p=10^-12mbar)条件下,低温区AlO₂终结面为稳定结构;随着温度的增加,开始出现混合终结面;当温度达到1250K时,LaO终结面更加稳定。随着氧压的升高,出现混合终结面的临界温度也越来越高。这一结果为实验上获取准确的终结面信息提供了理论上的依据。然后,计算了无缺陷结构的不同终结面n型和p型LaAlO₃/SrTiO₃（001）异质结界面的电子结构,进一步理解二维电子气的形成机理。结果显示:（1）Al O₂终结面的n型界面,异质结的带隙随着LaAlO₃的厚度增加逐渐减小,产生的内建电场使电子转移至界面处。当LaAlO₃的厚度达到4u.c.时,界面表现出金属导电性,与实验上观察到的现象基本一致;LaO终结面的n型界面结构是非化学计量的,受多出的LaO表面效应的影响,异质结的内建电场被抵消,因此随着LaAlO₃厚度增加,异质结带隙几乎没有发生改变。态密度结果显示费米能级进入导带且电子态密度高,界面表现为n型导电性。（2）LaO为终结面的p型界面是化学计量比结构,出现了带隙几乎为零的电子结构,但由于态密度非常低,异质结仍是不导电的。而AlO₂为终结面的p型结构,空穴浓度随着La AlO₃厚度的增加逐渐增加,在厚度为4u.c.时,界面是p型导电的。最后,分别构建了氧空位缺陷（V_O）或金属空位缺陷(V_Al或V_La)对n型LaO、AlO₂和p型LaO、AlO₂不同终结面的四种界面模型,计算了缺陷随位置和浓度变化时的形成能,并分析了态密度的变化,揭示缺陷对界面二维电子气的影响。结果显示:（1）以Al O₂为终结面的n型异质结界面模型,在还原条件下,相对于金属缺陷而言,V_O形成能更低且更容易形成在表面;而氧化条件下,V_La缺陷比V_O更容易形成且在界面处形成能更低。界面金属空位缺陷作为受主,会补偿界面载流子浓度,使带隙变大;V_O的存在破坏了LaAlO₃产生的内建电场,费米能级更多的进入导带,V_O浓度越大界面导电性越强,这一结果可以解释氧空位缺陷增强界面导电性的实验现象。（2）以LaO为终结面的n型界面,氧化条件下,金属空位缺陷比V_O稳定;无论还原条件还是氧化条件,V_La的形成能始终小于V_Al的形成能,并且界面金属空位缺陷的形成能最小。V_La的存在会减少界面二维电子气的浓度,导致该情况下异质结绝缘。（3）以AlO₂为终结面p型界面,V_o的形成能始终小于V_Al或V_La的形成能,界面处的V_O最容易形成。V_O补偿了界面的空穴,降低了界面处的载流子浓度,从而使p型界面不导电。（4）以LaO为终结面的p型界面,在还原条件下,V_O更容易形成在界面,由于施主补偿作用导致异质结不导电;在氧化条件下,表面V_La容易自发形成,而且浓度较高,理论上可使界面呈p型导电的特性。然而实际上,LaO终结面的形成需要温度高且氧压低的条件,这与此模型中金属空位缺陷在氧化条件才能自发形成相矛盾,因此实验上很难得到导电的p型界面。本文的计算可帮助深入理解空位缺陷结构对LaAlO₃/SrTiO₃钙钛矿氧化物异质结界面二维电子气的影响,进一步理解p型界面不导电的原因,揭示La/Al比变化以及氧压条件对异质结导电性影响的物理机制。