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本文结合相关实验结果，分别构造了六方纤锌矿GaN含有[11(2)0]和[10(1)0]方向的线缺陷表面、台阶表面以及线缺陷表面吸附TiO2分子的模型。采用计算机模拟方法，用第一性原理模拟软件—Materials Studio，模拟计算了各种模型的总能量，并得到各缺陷表面及吸附表面的表面态密度、能带结构、表面能（吸附能）、电子密度图。
首先，研究含不同方向线缺陷的Ga终止GaN(0001)和N终止GaN(000(1))缺陷表面模型，并与相应干净表面进行比较。结果显示:两种缺陷对表层原子的影响较大，而对表层以下原子的影响相对较小，且[11(2)0]方向的线缺陷对表面原子弛豫的影响要比[10(1)0]方向的影响大。各面各层原子中平行于各自缺陷方向的一列原子弛豫情况相同。研究还发现，Ga终止和N终止表面线缺陷的存在分别使带隙宽度增加和降低。Ga终止表面[11(2)0]方向线缺陷的产生，使表面价带与导带之间发生重叠，表面呈半金属性质，价带中的电子受到很小的扰动就能跃迁到导带，这在一定程度上增加了表面的导电性能。表面能随Ga化学势的变化图显示，含有缺陷的表面比干净表面要稳定，[10(1)0]方向线缺陷的产生比[11(2)0]方向线缺陷更有利于表面的稳定。N终止缺陷表面在富镓情况下较稳定，而Ga终止缺陷表面恰好在富氮条件下比较稳定。
其次，模拟计算了含有[11(2)0]方向和[10(1)0]方向的Ga-N单层台阶缺陷表面，台阶高度为2.59A。最终结构显示，N终止[11(2)0]方向台阶边缘N原子与相邻Ga原子之间的键断裂，与台阶下面的裸露N原子重新以强共价键结合。通过对表面能分析，Ga终止[11(2)0]方向台阶表面是最稳定的结构，这与实验观察到的该方向的单层Ga-N台阶一致，台阶的产生使带隙宽度普遍降低。
最后，研究了Ga终止GaN(0001)表面不同方向线缺陷对TiO2在其上吸附的影响。在本文研究的模型中，含有[11(2)0]方向线缺陷，并且其中一个O原子位于Ga空位线缺陷处的模型最有利于TiO2的吸附，吸附能最小为-11.258eV。[11(2)0]方向线缺陷对TiO2的吸附影响与TiO2的初始吸附位置有关。