“日盲”紫外真空探测技术一直在军事领域与民生领域发挥着重要的作用,包括导弹告警、紫外通信、火灾检测和电晕检测等。为了进一步提高“日盲”紫外真空探测器件的性能,β-Ga2O3作为新兴的第四代超宽禁带半导体,近年来不断被研究者们进行更加深入的研究。β-Ga2O3具有4.4～4.9e V的宽禁带,高达～8MV/cm的高击穿电场强度,另外具有稳定的化学性质,这些优势使其在光电器件和高频高功率电子器件中广泛应用。由于具有宽禁带,β-Ga2O3的光吸收边缘恰好位于日盲区所要求的200～280nm的阈值波长内,是制备“日盲”紫外光电阴极的理想材料。为了提高基于β-Ga2O3“日盲”紫外真空探测器件的性能,本文对β-Ga2O3作为光电阴极的制作材料进行了深入的研究。本文的主要工作包括利用第一性原理计算,对有效的P型掺杂剂进行了探索,从而找到合适的P型掺杂剂;其次在β-Ga2O3（100）表面进行P型掺杂,通过理论计算分析不同的掺杂浓度对表面性质的影响;最后在β-Ga2O3（100）表面进行P型掺杂以及Cs原子吸附,对表面的功函数,电子结构和光学性质的变化进行了仿真计算。以下是对三项创新性工作的具体介绍:一、利用MS软件中的CASTEP模块建立了（1×2×1）Mg掺杂β-Ga2O3、Zn掺杂β-Ga2O3和N掺杂β-Ga2O3模型。基于密度泛函理论,计算了三个模型的形成能、电子结构和光学性质。根据能带图可知,与未掺杂体系相比,三种掺杂体系的禁带宽度分别为2.05e V,1.53e V和1.69e V,禁带宽度有所减小。在Mg掺杂β-Ga2O3的能带图中,费米能级明显进入价带,在0.03e V处出现较浅的受主能级,相比于其他两个掺杂体系,Mg掺杂β-Ga2O3体系具有更优越的P型导电性能。根据分波态密度图可知,在禁带中的浅受主能级是由Mg 2p轨道所贡献。由光吸收率曲线可得,三个掺杂体系在4.8e V处吸收边缘剧烈增加,表明对小于258nm范围内的紫外线有强烈吸收。此外,通过观察反射率曲线可以发现Mg掺杂β-Ga2O3在“日盲”区内有更小的反射率,因此Mg掺杂β-Ga2O3体系表现出更好的光学性质。二、为了进一步研究β-Ga2O3的性能,本文在（1×2×1）β-Ga2O3超胞中选择最稳定的（100）表面进行不同浓度的Mg原子掺杂。在这个工作中建立了未掺杂表面,β-Ga1.9375Mg0.0625O3（100）表面和β-Ga1.875Mg0.125O3（100）表面,利用仿真计算得到三个表面的表面能量,电子结构和光学性质。通过对计算结果进行比较,掺杂表面的表面能为4.90J/m~2,比未掺杂β-Ga2O3（100）表面增加了1.29J/m~2,说明掺杂后的表面不稳定,容易吸附外来原子。通过对比三个表面的能带图可以得出,杂质的掺杂浓度对禁带宽度、费米能级与价带顶之间的距离产生影响,具体表现为禁带宽度变得越来越小,并且费米能级与价带顶的距离越来越近,所以掺杂浓度的提高,可以使表面具有更好的P型导电性。由介电函数,光吸收率和反射率的结果可知,三个表面在5e V处吸收率急剧增长,对应波长为248nm。β-Ga1.875Mg0.125O3（100）表面的光反射率最低。由此,β-Ga1.875Mg0.125O3（100）表面具有优异的P型性质和光学性质。三、为了降低材料表面功函数,提高光电阴极的光电转换效率,本文建立了Cs吸附β-Ga1.9375Mg0.0625O3（100）表面模型进行深入研究,通过仿真计算了表面的功函数,电子结构和光学性质。首先在β-Ga1.9375Mg0.0625O3（100）表面选择了六个特殊的吸附位置,分别为Ga（1）顶位、Ga（2）顶位、中心位、O（2）顶位、O（3）顶位和Mg顶位。通过比较六个位置的吸附能,发现Cs原子容易吸附在Mg原子顶位,此时吸附能最低,吸附体系最稳定。对比清洁表面和吸附表面的功函数可以发现,Cs原子吸附后表面的功函数都有所降低。另外,本课题选择Cs吸附在Mg顶位的体系进行深入分析并解释功函数下降的原因。吸附表面的能带图显示,禁带宽度减小,且在费米能级附近有价带能级穿过,表现出较好的金属导电性。由光吸收率和反射率曲线可得,清洁表面和吸附表面对“日盲”区的紫外波有强烈吸收,此外,吸附表面的反射率比清洁表面低一个量级,因此Cs吸附对表面的功函数、电子结构和光学性质产生了有利的影响,这对β-Ga2O3材料应用于“日盲”真空紫外探测器件中起着指导性作用。