随着半导体技术的发展,以GaN为代表的第三代宽禁带半导体材料受到了人们的极大关注。由于其特殊的晶体结构,纤锌矿结构的GaN具有很强的极化效应,对材料的应用会产生很大的影响。本文以第一性原理计算作为工具,对其极化特性进行了深入研究,主要包括以下几个方面内容:在对第一性原理的理论和软件进行了简要介绍的基础上,对GaN材料的体特性进行了研究。首先计算了其能带结构、深能级、态密度等特性,并与实验数据进行了比较。以优化得到的结果为基础,对其结构特点进行了深入分析,并从微观角度计算了其自发极化强度。随后,在对表面的特点、研究内容、分析方法等进行了介绍的基础上,首先对不同饱和情况的GaN表面的静电特性进行了研究,然后对不同极性的GaN(1?1)清洁表面弛豫情况进行了模拟,并分析了极化前后表面电荷的变化和极化作用对于表面弛豫的不同影响。最后,为了展示极化作用对于器件性能的影响,建立了GaN/AlN异质结,并对不同衬底上的异质外延分别进行了模拟,计算了带偏,发现其带偏具有不对称性,并对其产生原因进行了进一步分析。