铁电存储器因其高读写速率、低功耗等特点,在很早之前就一直受到人们的关注,但因铁电材料存在着明显的尺寸效应,传统钙钛矿型铁电材料与现代硅集成电路工艺冲突等问题,始终无法取得明显的进展。在2011年具有氧化铪的铁电性被发现,因氧化铪能在CMOS工艺上被成熟的应用,小尺寸下铁电性能优异,使铁电信息存储课题重新焕发了活力。各国科学家相继投入大量精力对铁电氧化铪展开研究,但其铁电相的亚稳定性以及铁电起源等至关重要的问题依旧未能解决。本论文采用第一性原理计算的方法,针对近几年取得重要进展的<111>取向氧化铪基薄膜的铁电性起源问题,进行了深入的研究。我们得出了以下结论:（1）2018年科学家在实验中观察到了具有铁电性能的菱方相氧化铪其空间点群为R3m,但并没有对其极化起源及相稳定性做深入研究。通过第一性原理计算,我们发现,该结构的（111）面在受到较大的面内压应变后,会引起面外的Hf-O键发生断裂,导致空间反演对称性破缺,从而表现出极性,其极化值能达到25μC/cm2。由于菱方相氧化铪的（111）面表面能低于其他各相的表面能,这使得菱方相氧化铪在薄膜状态下的热力学稳定性提高。当薄膜厚度降低后,菱方相（111）面内晶格常数自动收缩,出现面内压应变。这使得在自由状态下本不具有铁电性的菱方相仅通过在[111]方向上的减薄,就可以产生极化。本文中的计算结果很好的揭示了氧化铪菱方铁电相的铁电起源机理及其相稳定性。（2）为进一步研究在基底上沿<111>晶向族方向生长的氧化铪铁电薄膜的相稳定性,我们选取了与氧化铪晶格常数相近的六方InN材料作为基底。计算结果表明,InN基底可以有效降低沿<111>晶向族生长的氧化铪单斜相与正交铁电相的能量差距,HfO2-InN结构在一定的面内拉应变下将进一步稳定正交相,当面内晶格常数大于7.12（?）后,氧化铪正交铁电相将成为自由能最低的结构,但上文提到的菱方相并不能在InN基底上稳定存在。正交铁电相极化值不会随应变发生明显变化,其翻转势垒虽然会随着面内拉应变的增大而增大,但即便拉应变达到1.4%,其翻转势垒依旧小于块体正交铁电相的翻转势垒。以上研究结果表明,由六方对称性基底引入的界面效应,有利于提升HfO2薄膜的铁电相稳定性和铁电性能,这为高性能氧化铪基铁电薄膜的研制提供了一个有效方案。