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第卷第期
４０１原子与分子物理学报Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．１
２０２３年２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＴＯＭＩＣＡＮＤＭＯＬＥＣＵＬＡＲＰＨＹＳＩＣＳＦｅｂ．２０２３
基于第一性原理的ＣＶＤ金刚石
涂层表面氧原子作用分析
杨天，彭薪颖，简小刚，胡吉博，尹明睿
２０１８０４
（同济大学，上海）
摘要：采用第一性原理方法研究了氧原子在ＣＶＤ金刚石涂层表面吸附形成的两种氧掺杂结构的差异及
ＣＯ．Ｃ＝ＯＣ－Ｏ
脱附的难易程度仿真计算结果表明：氧原子在金刚石表面顶位和桥位吸附形成羰结构和
－ＣＣ－Ｏ－ＣＣ＝Ｏ
醚结构，改变与其直接成键的局部金刚石结构；结构吸附能比结构大，其结构更加稳
结构断键脱附形成的能垒比结构更低，金刚石涂层表面脱附主要是以
定；Ｃ＝ＯＣＯＣ－Ｏ－ＣＣＶＤＣＯＣ
＝Ｏ断键形成；氢终止表面能够增强碳原子之间成键，提高Ｃ＝Ｏ脱附的能垒，而氧终止表面作用相反，降
低脱附能垒．
关键词：第一性原理；ＣＶＤ金刚石；氧原子；吸附；反应热和能垒
中图分类号：ＴＱ１６４文献标识码：ＡＤＯＩ：
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｏｘｙｇｅｎａｔｏｍｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆＣＶＤ
ｄｉａｍｏｎｄｃｏａｔｉｎｇｓｂａｓｅｄｏｎｆｉｒｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ
ＹＡＮＧＴｉａｎ，ＰＥＮＧＸｉｎＹｉｎｇ，ＪＩＡＮＸｉａｏＧａｎｇ，ＨＵＪｉＢｏ，ＹＩＮＭｉｎｇＲｕｉ
ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｈａｎｇｈａｉ２０１８０４Ｃｈｉｎａ
（，，）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｉｒｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｏｘｙｇｅｎ－ｄｏｐｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ
ｆｏｒｍｅｄｂｙｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｏｘｙｇｅｎａｔｏｍｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅＣＶＤｄｉａｍｏｎｄｃｏａｔｉｎｇａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｏｆｄｅｓｏｒｐ
ｔｉｏｎｏｆＣＯＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｏｘｙｇｅｎａｔｏｍｓａｒｅａｄｓｏｒｂｅｄｏｎｔｈｅｔｏｐａｎｄｂｒｉｄｇｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｄｉａｍｏｎｄｓｕｒｆａｃｅｔｏｆｏｒｍａＣ＝ＯｃａｒｂｏｎｙｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄａＣ－Ｏ－Ｃｅｔｈｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅ
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，
ｏｆｔｈｅＣ＝ＯｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｉｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｍｏｒｅｓｔａｂｌｅＴｈｅｅｎｅｒｇｙｂａｒｒｉｅｒ
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