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作为第三代宽带隙半导体,碳化硅（SiC）是构建新一代微电子器件的关键材料。SiC器件在高温、高压、高频、大功率电子器件领域和航天、军工、核能等极端环境应用方面有着不可替代的优势。SiC基电子材料具有重要的理论研究价值和广阔的应用前景,其中广泛涉及SiC表面特性和金属/SiC界面结合及连接性能问题。本论文理论方面集中于系统性研究6H-SiC单晶基体表面Si-C双原子层中空位缺陷的热力学形成与演化机制,强调缺陷对SiC电子性质以及金属/SiC界面结合性能的影响,应用第一性原理从结合能角度模拟和评估金属/SiC界面结合性,并在实验上通过离子注入引入表面缺陷,结合蒙特卡罗（SRIM方法）理论模拟和高温润湿实验,探究表面缺陷行为对金属或金属合金/SiC体系界面连接性能的影响规律。主要研究内容和结果包括如下四方面:1、在氢钝化和硅重构两种6H-SiC（0001）表面上构建Vn（n=110）空位缺陷,并利用第一性原理计算它们形成能,对比研究和揭示在两种表面上空位缺陷的形成、稳定性及演化机制。研究表明,硅重构表面单空位缺陷的形成能小于氢钝化表面,而VSi和VC空位在不同Si-C双层中出现的几率取决于其形成能大小。双缺陷中VSiVC具有较低的形成能,故孤立的VSi和VC易演化成VSiVC双缺陷。VSiVSi双缺陷具有较高形成能,较难形成;VCVC在热力学上的演化与表面类型和所处的Si-C双原子层密切相关。依据多空位缺陷Vn的结构优化和形成能计算结果,获得了两种SiC（0001）表面上从单/双缺陷到多缺陷的最低能量路径;高几何对称的多空位缺陷具有局域最低形成能和高稳定性,在缺陷演化过程中更易出现。同时发现,在能量激发下体积小的Vn缺陷（n=16）在最外Si-C双层中形成能最低,而大尺寸Vn（n=710）缺陷倾向于向内层延伸。最低能量路径的拟合结果显示空位缺陷形成能与缺失Si/C原子数平方根成正比关系,即:Efn1/2。该拟合结果表明6H-SiC（0001）表面多缺陷的演化符合二维演化机制。2、基于第一性原理系统计算有限层（少层）二维6H-SiC体系中几种典型的本征和掺杂点缺陷的形成能,评估它们对SiC电子性质的影响。在所构建二维SiC模型中表面本征点缺陷的形成能低于块体SiC,同时缺陷类型及其浓度取决于化学环境（计量比、富Si、富C）和温度。在化学计量比和富C条件下,碳硅反位(CSi)缺陷易于生成,而富Si条件下硅碳反位（SiC）易于形成。研究表明表层和内层的本征点缺陷对二维SiC电子性质的影响接近,其中反位缺陷和碳间隙缺陷的跃迁能级更接近带隙边缘,使得VBM附近的EF上移诱导产生n型传导性。两类典型的表面掺杂点缺陷中C替代位掺杂形成能最低易于生成,尤其是第一Si-C层中氮原子替代(NC-1)形成能为负值,在热力学上能自发产生。Ag掺杂缺陷的电子局域性更强,对电子性质的影响较弱,而N掺杂缺陷的跃迁能级离VBM更近,更易影响SiC电子性质。3、从金属/SiC界面结合能角度认识和理解金属/陶瓷界面结合性,揭示影响与改善界面润湿接触的微观机制。研究中选取七种不同大小和构型的Agn纳米团簇与理想（CL-SiC）、氢钝化（HP-SiC）和氧重构（O-SiC）三种SiC（0001）表面结合,计算和分析Agn/SiC结合能变化规律。研究表明,Agn团簇与理想SiC表面相互作用程度最大,衬底表面原子和Ag原子之间驰豫程度最大,结合能最高,其次是氧重构SiC表面,最后则为HP-SiC表面。另外,表层碳硅反位(CSi)缺陷的存在会使得体系的结合能增加,有利于金属Ag/SiC复合体系的连接。另一方面在Ag（111）与理想、氢钝化的SiC（0001）晶面之间构建共格界面,Ag/理想SiC表面拥有较高的界面结合能,即表明理想SiC（0001）表面更倾向于与Ag薄膜外延结合。HP-SiC与Ag体系的共格界面结合能为负值,使得Ag薄膜倾向独立存在于HP-SiC表面而非与之键合。4、离子注入作为引入高能缺陷和表面改性的有效方法,本论文从实验方面利用离子注入技术,探索和表征在不同能量和剂量Pd、Co和Ni等金属离子注入后6H-SiC（0001）单晶衬底表面结构特性的一系列变化,评估离子注入表面改性对Si/SiC和Al-12Si/SiC体系高温润湿行为的影响。卢瑟福背散射、拉曼谱、光电子能谱及蒙特卡罗模拟结果显示,金属离子注入诱导产生高浓度SiC表面缺陷,包括空位、晶格畸变和非晶化以及金属掺杂,导致SiC基体的固-气界面能(σsv)增加,改善了SiC基体表面润湿性能,表观上使Si/SiC界面平衡接触角降低。另外,金属离子注入后Al-12Si/SiC体系的润湿性更大程度的提高可归因于金属离子的存在所引起的固-液表面能(σLV)的减少和σsv的增加。