由于HfO2相对高的介电常数和热稳定性,它已经成为一种有吸引力的高K材料,但是实验上证实HfO2和衬底Si的界面有高界面态,可能影响器件的性能。同时HfO2和衬底Si之间的介电常数的不匹配,导致在界面附近有镜像势的作用,对于超薄HfO2栅nMOS结构,强反型状态下电子状态时常是研究的重点,这时电子之间的交换关联效应是较强的,为了较为准确的模拟nMOS的准静电容与外电压之间的关系,本文中在包含交换关联效应和镜像力效应的有效质量理论下,考虑量子穿透效应和界面态电荷效应,再通过泊松和薛定谔方程的自洽求解,根据模拟数据分析表明,采用的界面态能级在禁带中的分布是合理的,同时在不同的界面态密度下HfO2栅nMOS的电容-电压的关系。同时本文也模拟了HfO2栅pMOS结构隧穿电流可能的机制。在kp近似下的有效质量理论的基础上,提出了三带模型和单带模型去研究超薄氧化栅pMOS结构的空穴直接隧穿电流,通过这两种模型的对比发现,有效的单带模型被采用去模拟空穴隧穿电流是合理的。此外,金属电极上的电子的隧穿电流也被考虑,数值模拟发现当空穴处于反型时,电子的隧穿电流是不可忽略,并且Hf02栅pMOS结构隧穿电流也可能出现不同的机制。