本文采用自制石英管热丝化学气相沉积系统,深入研究了低温低压下在硅衬底上纳米金刚石膜的制备及性能研究。生长纳米金刚石膜所用的硅衬底为p型单晶硅,气源为CH₄和H₂,石英管生长室内的气压控制在7 Torr左右,钨丝的温度为2200℃左右,衬底与钨丝间距为7mm。硅衬底进行了超声清洗,去氧化层,金刚石粉悬浊液中超声处理。实验发现超声处理一小时,才能够使金刚石形核均匀,形核率高,生长出来的金刚石膜表面光滑。 研究了不同的衬底温度（400～650℃）,气压及甲烷浓度对纳米金刚石形核、生长及性能的影响。实验发现过底的生长温度不利于金刚石的结晶,且缺陷较多,过高的生长温度会粗化晶粒。生长过程中过高的甲烷浓度导致非立方金刚石相成分的增加,如果过低则会粗化晶粒,金刚石膜粗糙度增加。制备纳米金刚石膜最佳的工艺条件为,2.5%CH₄形核浓度,形核一小时,1.5%CH₄生长浓度,生长四小时,衬底保持在550℃温度,生长好的金刚石膜样品经过半小时的原位退火。 XRD,SEM,TEM,Raman结果表明在硅衬底上成功生长了纳米金刚石膜。并对其进行了紫外及红外光透性的研究,结果表明纳米金刚石膜从可见光至红外的光吸收系数小于2x10⁴cm^-1和40-80%的光透射率。 在实验的基础上,总结了热丝法纳米金刚石膜的生长过程:1)超声波预处理,衬底产生形核的活性区位,其密度可以高于10¹¹cm^-2;2)形核过程中采用较高的CH₄浓度使活性区位上长出了金刚石晶核;3)生长过程中采用合适的CH₄浓度,使晶核均匀生长,而不会被氢刻蚀,能够快速的相互连接成纳米金刚石膜。 此外本文还初步研究了B掺杂的p型金刚石,掺杂源为B₂H₆,B的掺入对金刚石的生长速率及形核影响不大。典型的Raman谱分析发现增加了483 cm^-1和1208cm^-1的Raman峰。金刚石的电导率随着掺杂B原子浓度的增加而增加,高的掺杂浓度将使得B原子在金刚石的能级中形成杂质能带,金属化的半导体金刚石中B原子具有很小的激活能,此时半导体金刚石有很高的电导率。在B/C=5/100时,电阻率小于10^-2O·cm。