金刚石凭借其优良的材料特性在集成电路产业领域具有极大的应用前景。目前,通过硼（B）掺杂可以得到P型掺杂金刚石,但N型掺杂金刚石在实验制备和实际性能方面并不理想。因此,寻找既能产生浅施主能级又易于掺杂的施主杂质则成为解决这一问题的关键。另外,随着深亚微米Si CMOS电路的工艺尺寸逐渐缩小,随之带来的短沟效应、量子效应等严重影响了器件的性能。因此,探索新的Si-MOS工艺类型和解决方案迫在眉睫。本文利用第一性原理的计算方法对金刚石半导体掺杂体系和磷掺硅（Si:P）源/漏掺杂Si-MOS沟道应变的物理性质分别展开研究。首先,计算了不同掺杂浓度和不同构型的硼-硫（B-S）共掺金刚石和硫（S）单掺金刚石的形成能、能带、有效质量、电离能等,研究了它们的电学性能。其间,首次发现B-S共掺后能带由间接带隙变为直接带隙,并且,B-S共掺金刚石比S单掺金刚石的导带底电子有效质量明显减小。同时,计算得到S和B-S杂质缺陷的电离能分别为0.3 eV和0.55 eV,均表现为N型特征,与能带和态密度的计算结果相吻合。此外,B-S共掺金刚石的杂质形成能比S单掺金刚石的小很多,即B的掺入不仅不会改变其导电类型,反而有助于提高施主杂质S的掺杂率。因此,B-S共掺有望成为金刚石中有效的N型浅施主杂质。其次,计算了不同掺杂浓度的锂-氮（Li-N）共掺金刚石和锂（Li）单掺金刚石模型。结果表明Li单掺金刚石的杂质形成能较大,Li-N共掺后,随着Li周围N原子数目增多,杂质形成能逐渐降低,尤其是Li_s-N₄共掺的杂质形成能为负,说明Li的掺杂率可通过引入N来提高。此外,Li_s-N₄共掺和Li单掺金刚石的电离能分别为0.14 eV和0.002 eV,与态密度一致,均表现为N型导电。其间,首次发现Li_s-N₄共掺金刚石导带边主要由N-2s态和N-2p态贡献,意味着N在导电性方面起一定作用。因此,Li_s-N₄结构可被考虑作为金刚石中N型浅施主杂质的候选者。最后,计算了不同掺杂浓度和不同位型的Si:P源/漏掺杂Si-MOS模型。结果表明,P在Si-MOSFET的源漏区可形成压力源,从而在沟道中引发拉应力。经多种掺杂位型对比发现,P以普通替位构型掺入Si中时主要起到电离作用,P在Si中形成Si₃P₄时则主要起应力作用。上述研究结果对今后的相关实验研究提供了可靠的理论依据和趋势预测,有助于早日实现高导电性能的N型掺杂金刚石和高性能的深亚微米Si-MOSFET器件。