众所周知，当表面上存在台阶结构时，有可能导致悬键或额外应变的发生，因而一般不如平面稳定，这种情形对于Si表面确实如此。但是，对于金刚石而言，尽管和硅有着相同的晶体结构，其表面的台阶结构却和硅大相径庭。近日，中科院物理所的杨洪新、徐力方、方忠、顾长志研究员和美国伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)的张绳百教授合作，用第一原理深入地研究了清洁的金刚石表面的台阶结构，通过计算台阶形成能，发现台阶结构比2×1结构的平面更稳定。相关结果已于2008年1月14日发表在最新一期的《物理评论快报》上。
    半导体表面一个最普遍存在的现象是发生晶格再构，它导致了表面具有各种不同于体内的物理性质。正是由于表面再构在基础和应用研究方面具有的重要性，几十年来人们做了大量的工作。能否提出一个简单的理论，从而在研究一些典型的半导体表面再构时给出一定的规律，这是人们长期追求的目标。
    基于此，他们对碳元素提出了一个用来探索其再构的计键规则 (Bond-Counting Rule)，并且应用于金刚石台阶面的再构，与计算结果无一例外的一致。更深入的分析发现，稳定的台阶结构所引起的扭曲σ键比平面2×1再构要少，因而导致其更稳定。这项新的工作发现了金刚石表面台阶化的本质，计算结果和目前国外其它小组STM观测的实验结果完全一致，指出了金刚石表面的台阶化与硅表面台阶化的根本不同，深入认识了金刚石表面台阶的性质，为利用金刚石表面制作各种高可靠性器件奠定了基础。上述研究工作得到中国科学院、国家自然科学基金和科技部项目的支持。