采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法, 研究了硫(S)掺杂、硒(Se)掺杂以及硫硒共掺杂金刚石基底对化学气相沉积金刚石涂层时的不同活性基团的吸附生长过程, 计算分析了三种不同基底对沉积气氛中不同碳氢基团(C、CH、CH2、CH3)的吸附能、Mulliken电荷分布和化学键重叠布居数等性质。计算结果表明: 硫掺杂模型与C、CH和CH2之间, 硒掺杂模型与C、CH基团之间, 硫硒共掺杂模型与C、CH和CH2之间都通过电荷转移形成了共价键, 硫掺杂模型与CH基团以及硫硒共掺杂模型与C基团之间的成键很接近理想金刚石的C—C键, 添加硫元素和硒元素可以在原有的金刚石颗粒同质外延生长的基础上增加更多生长活性位点。

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法，探究了化学气相沉积硼掺杂和氮掺杂金刚石的吸附生长过程：建立了一端为氢终止表面的金刚石基底模型以及单个氮取代或单个硼取代的掺杂金刚石基底模型，并计算这些模型的最优稳定结构；研究了不同碳氢基团(C、CH、CH2、CH3)、硼氢基团(B、BH、BH2)和氮氢基团(N、NH、NH2)在有活性位点的不同基底上的吸附过程和吸附难易程度。对比计算结果表明：硼原子和氮原子能通过原位取代的方式掺杂进入金刚石晶格中，并且带有两个氢的基团(BH2、NH2)是最有利的掺杂基团；氮原子通过取代进入金刚石晶格中后，难以形成氮二聚体，不能大量掺杂，而硼原子较易形成硼二聚体，可以实现大量掺杂。