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由于金刚石有着一系列很好的特质：像很高硬度、极高载流子迁移率、宽带隙、高击穿电场、抗辐射、耐腐蚀等新奇特性，因而被大量地研究。由于金刚石能提供如此之多的物理特性，因此被广泛地应用于半导体材料及电子传感器领域。实验证明，CVD途径为当前合成并获取大片区域且良好质量单晶金刚石主要途径。根据所选择基底材料不同，金刚石生长可以被人为地分为两种：一种是同质外延生长，即使用天然金刚石作为基底材料，然而这种方法花费成本较大且很难从基底金刚石上移除过度生长出的金刚石；另一种是异质外延生长，即在非金刚石基底上进行生长，金刚石与基底材料之间有一定的晶格失配，通过碳源的植入，沉积，被蚀刻等流程获得金刚石。由于成本低，生长速度快，单晶质量高等，异质外延生长目前被广为使用。为了提高单晶金刚石的质量和金刚石薄膜的生长速率，很多研究人员在相当长一段时间内研究了其CVD生长过程的各个阶段，但背后的机制仍不清楚。 在我们的研究活动里，我们采用了著名的理论探究途径，即第一性原理计算方法，研究了碳以及其它几种碳氢基团：-CH，-C2H2，-CH2和-CH3分别在Ir(100)，Pt(100)，Au(100)， Rh(100)和Co(100)五种过渡金属表面的吸附，从而探究金刚石在面心立方金属这类异质基底外延生长过程中的初次成核。结果显示，碳原子在金属表面聚集的过程中，氢起到了重要的作用：当它们以二聚体-C2H2的形式吸附到表面上时，碳原子能够顺利地覆盖满整个金属表面，并且实现初次成核。同时，我们也解释了在众多的金属基底中，Ir具有优越性和独特性的原因：除了与金刚石的晶格常数由很小的失配还有碳碳键长以外，它在五种金属中是吸附-C2H2最强最稳定的基底。 本文的研究不仅给出了金刚石成核过程中起关键作用的官能团，还回答了为什么Ir（100）是目前用于金刚石生长最好的基底，同时还给出了未来探寻更好的基底材料的方向。最后，我们在文中所采用的模型将会为金刚石的成核机制提供一个更好的理解。