中文摘要：

ABO3/GaN基铁电材料，在集成移相器、滤波器、谐振器、场效应晶体管等集成器件方面具有十分广阔的应用前景。实验采用GaN基直接生长了BTO、STO等ABO3薄膜，然而对无缓冲层的ABO3/GaN异质薄膜外延生长方向的偏转、晶格失配增大以及界面扩散等缺乏有效控制，难以获得更好的薄膜质量。解决这些关键问题的核心是需要加强对该类薄膜生长机理的认识与研究。该课题通过可靠的理论计算与实验相结合研究GaN表面及缺陷结构和相关缺陷的扩散与形成机制，以STO、BTO薄膜生长为主要研究对象，计算实验温度下GaN吸附生长初期粒子的动力学过程，对比分析表面温度、表面缺陷对Sr Ba Ti O等原子、Ba-O Ti-O Sr-O等分子团簇吸附生长的影响，研究这些因素对BTO、STO薄膜生长的诱导作用，揭示ABO3晶胞钙钛矿结构形成及异质薄膜生长机理。为实现表面界面的有效控制，制备高质量薄膜提供理论指导。

结论摘要：

ABO3/GaN基铁电材料，在集成移相器、滤波器、谐振器、场效应晶体管等集成器件方面具有十分广阔的应用前景。实验采用GaN基直接生长了BTO、STO等ABO3薄膜，然而对无缓冲层的ABO3/GaN异质薄膜外延生长方向的偏转、晶格失配增大以及界面扩散等缺乏有效控制，难以获得更好的薄膜质量。解决这些关键问题的核心是需要加强对该类薄膜生长机理的认识与研究。 该课题采用了可靠的理论计算与实验相结合的研究方法，研究了GaN表面及点、线、台阶缺陷几何与电子结构，分析了对外来粒子的吸附影响；以STO、BTO薄膜生长为主要研究对象，计算了不同的实验温度下GaN吸附生长TiO2、BaO、SrO分子的动力学过程，分析了这些粒子分子团簇的形成机理；构建了点、线、台阶缺陷表面吸附BaO、TiO、SrO计算模型，从理论上探索了缺陷对薄膜吸附生长的影响特征；同时使用Calypso结构预测结合第一原理计算，进一步研究了ABO3铁电材料氧八面体结构特征的形成过程与机理，以STO团簇为例，研究发现随着团簇n的增加，团簇结构对称性增强.自然电子布居和态密度分析，发现Sr的s轨道和 Ti原子的d电子的杂化效应对团簇结构的演变起着决定性作用,spd杂化导致Ti-O离子键结合力减弱，出现Ti—O配位数增加.当n大于5后，Ti3d、O2p、Sr5s轨道杂化明显，存在Ti的O六配位结构，具备钙钛矿结构雏型特征,最终导致STO铁电晶体中氧八面体结构的形成. 通过系列的研究与探索，本课题在有限的条件下，揭示了ABO3晶胞钙钛矿结构形成及异质薄膜生长机理，为实现该类材料表面界面的有效控制，制备高质量薄膜提供了一定的理论指导。？