Abstract
我們藉由原子團貝塔晶格法去分析非晶碳所包含的數種組態之電子結構。由緊束縛法計算出鑽石結構的碳之能帶，並使用其能帶去計算出電子狀態密度。在SP3結構所形成的塊材，由分部能態的分析結果得到σ鍵結能態（σ bonding states）主要控制了SP3結構的能隙大小。在SP3結構表面氫化部分，自CH、CH2、CH3鍵結三種鍵結組態裡，得知對於與矽同為四價的碳清楚呈現出能隙不會因為氫與碳間的鍵結而在能隙中有局部能態（localized states）存在。綜合這三種鍵結，發現三者能帶尾部（band tail）衰退的情況為 。藉由這局部DOS的計算似乎顯示了表面碳鍵結越多氫，則會把能隙拉寬。然而，CH2，CH3所展示的LDOS有斜率不大的能帶尾部。那可能會成為缺陷而去影響到材料特性。從SP3結構的懸鍵計算，在懸鍵的計算，得知懸鍵會帶來局部能態而且由分部能態（partial states）來看，那是來自S能態以及P能態所貢獻的。而在能隙中的局部能態將形成缺陷並且把費米能階拴鎖住（pinning）。在sp2結構中，塊材中的LDOS顯示了π能態的影響。這使得在能隙中出現一個寬範圍並對稱分佈的能態於能隙中。由於分佈於能隙中，π能態決定了sp2結構的能隙也易形成能隙中的缺陷。在考量氮與硼在SP3結構的摻雜，得到兩者均不會引起缺陷於能隙中，對能隙大小的改變量亦小。在氮與硼的摻雜所估算的費米能階分別為2.0 eV與-4.0 eV，而在塊材的費米能階為-0.2 eV。這顯示氮與硼的摻雜分別會使得SP3結構的非晶碳成為n型以及p型。