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在无机发光材料中，对发光性能起重要作用的是对晶体基质的掺杂，即晶体中的点缺陷。天然金刚石中存在不同的缺陷，使得原本透明的纯净金刚石表现出不同颜色，而其中能导致可见光谱区光吸收的点缺陷被称为色心。到目前为止，研究人员对金刚石缺陷发光已经持续了几十年的研究，已经发现金刚石内存在500余种不同类型的发光中心，但仍有尚未确认的金刚石色心。本文旨在探究一种新型的纳米金刚石掺镨空位(PraseodymiumVacancy,PrV)缺陷结构，通过第一性原理计算探究其结构和电子结构，为纳米金刚石PrV能否成为一种发光中心提供理论依据，也为进一步判断其能否做为一种稳定的单光子源，应用于量子信息等领域提供了理论基础。 本文首先对金刚石材料的特性进行了概述，随后介绍了不同种类的纳米金刚石色心的结构特点，电学及光学特性，通过比较不同种类纳米金刚石色心作为单光子源的优缺点，结合稀土元素的特有性质，引出研究内容。本文采用第一性原理方法，利用VASP(ViennaAb-initoSimulationPackage)软件包，对金刚石缺陷发光中研究最为广泛的氮空位（NV）色心进行计算研究，通过计算结果与现有文献的对比，验证了计算方法的正确性与准确性，为后续纳米金刚石PrV的相关计算奠定了基础。根据已知的纳米金刚石色心的稳定构型，提出了4种可能存在于纳米金刚石中的PrV结构。通过计算比较不同体系的总能和结合能，从理论上判断出当Pr原子位于双空位中心时的纳米金刚石PrV(Pr2V)结构最为稳定，并计算分析了其能带结构，态密度及差分电荷密度。基于纳米金刚石Pr2V结构提出了4种不同类型的共掺杂纳米金刚石结构:(1)Pr2V-N结构,(2)Pr2V-N4结构,(3)Pr2V-B结构,(4)Pr2V-N4-B结构，并计算分析了掺杂原子对纳米金刚石PrV电子结构的影响。 考虑到在纳米金刚石薄膜PrV中，Pr原子的位置将会影响其结构及稳定性，计算了Pr原子位于不同原子层的纳米金刚石薄膜PrV体系的总能和结合能，从理论上得出了纳米金刚石薄膜PrV的稳定结构。由于半导体能带结构会受到表面态的影响，首先验证了清洁金刚石表面吸附F原子去除表面态的良好效果。随后对纳米金刚石薄膜PrV表面经F原子修饰和未经修饰的电子结构进行计算，证明了表面态对纳米金刚石薄膜PrV能带结构的影响，从而会影响其作为单光子源的使用条件，因此证明了去除表面态的必要性，同时对今后制备纳米金刚石PrV的实验具有积极的指导意义。