金刚石中NV(nitrogen vacancy)色心因为有望应用于量子计算、量子精密测量等领域而引起了科学家的兴趣。不过这些应用大部分利用了 NV-缺陷特殊的自旋性质,例如它的电子基态是自旋三重态,且在室温下有比较长的相干时间,其电子自旋也可以被激光进行初始化和读取等。相反,中性NV缺陷的电子自旋态不具备上述的性质。但是NV缺陷的电荷态并不稳定,在外场作用下,NV-很容易失去一个电子变成NV0。所以研究NV-相对于NV0的稳定性就变得十分重要。我们用第一性原理计算了应力对金刚石NV缺陷两种电荷态相对稳定性的影响的研究.我们发现在应力作用下,NV缺陷的形成能和离化能变化趋势相反,如果NV色心在应力作用下达到最容易形成的方向,则此时的外应力会减小NV-相对于NV0的稳定性。我们发现这结果不仅对于控制NV缺陷的电荷态重要,而且对于其它缺陷特殊电荷态的应用也有启发作用。本文主要研究内容和结果如下:(1)第一章是背景介绍。主要介绍了金刚石NV色心的物理性质和应用,之后从实验和理论方面介绍了外场对金刚石NV缺陷电荷态的影响,重点介绍了电场、可见光、温度、表面化学。最后介绍了应力对缺陷的影响和本文的研究内容。(2)第二章是研究方法,前半部分介绍了第一性原理计算的理论基础和方法,后半部分介绍半导体中缺陷形成能修正的方法,主要介绍了三种即MP、BFC、BEC 方法.(3)第三章是对金刚石中块体力学性质的研究。计算了金刚石的弹性常数,介绍了我们施加应力的方式。(4)第四章主要介绍了金刚石NV0和NV-两种电荷态在零应力作用下的结构和性质。其中NV-对称性为C3v,而NV0由于Jahn-Teller效应对称性降低为C1h。NV0有两种态S1和s2,其中态s1比s2稳定。(5)第五章介绍了三种应力(静水压,单轴力,双轴力)对两种电荷态(NV-和NV0)形成能和相对稳定性(NV-相对于NV0)的影响。我们发现NV-和NV0的形成能在应力作用下变化趋势一致,只是NW0的形成能变化更明显一些。一旦NV缺陷在金刚石中的方向确定了,那么沿着[111]方向压缩将会有助于NV-相对与NV0的稳定性。