金刚石具有优异的电学、光学和机械性能,能够耐高温、耐腐蚀和抗强辐射,已成为当前光电器件在苛刻环境下工作的首选材料。但是生长态的金刚石材料不可避免的会引入杂质和缺陷,如果有害杂质或缺陷在金刚石材料禁带中形成深能级,这些深能级将会俘获电子或空穴,促进载流子的复合,从而缩短少数载流子的寿命,降低多数载流子迁移率,最终影响金刚石紫外光探测器等光电器件的性能。为了定量的分析金刚石中的陷阱能级,制作出高性能的金刚石器件,本文以金刚石晶体为研究对象,首先制备了金刚石的电极接触并测试了不同电极间距对金刚石光响应情况的影响,接着通过深能级瞬态谱测试对材料中的深能级陷阱进行测试与表征,最后模拟计算分析了深能级对金刚石材料的光学性质影响情况。在此基础上,有目标的实现金刚石生长过程以及后续处理工艺中对深能级的有效控制,以获得高质量的金刚石材料,为高性能的金刚石紫外探测器等光电器件的广泛应用奠定基础。本文的主要内容如下:(1)进行了金刚石材料的接触制备,并使用半导体器件测试仪对金刚石材料的接触进行了基本测试,并且对不同电极间距对金刚石光响应情况的影响情况进行了测试分析。(2)采用深能级瞬态谱(DLTS)技术研究了金刚石材料中的深能级陷阱。首先,考虑到深能级瞬态谱(DLTS)的测试参数对测试结果影响较大,本次研究在测试时对参数进行了改进优化,并根据改进后的参数对测试实验流程进行设计;接着采用瞬态谱(Transient)、等温瞬态谱(ITS)和温度扫描(Tempscan)技术对金刚石材料的深能级缺陷进行测试,同时采用傅里叶变换对结果进行分析计算,结果表明在温度分别为200 K、540 K和726 K处获得了三个陷阱能级,并通过阿列纽斯曲线拟合得到了这三个陷阱能级激活能、捕获截面以及载流子浓度等信息。最后采用高能量分辨率分析(HERA)对金刚石深能级重叠发射过程进行了分离分析,结果表明在540 K的陷阱能级中分离出两个激活能非常接近的陷阱能级,这是传统最大值分析无法实现的,从而实现了金刚石材料中深能级的系统表征与量化描述。(3)采用了密度泛函理论下的第一性原理对存在深能级的金刚石以及本征态金刚石的光学性质进行模拟计算分析,结果表明陷阱能级能够引起金刚石材料的光吸收系数降低,且在大于11.4 e V的高能区表现出明显的红移现象以及介电函数在小于5 e V的低能区增大到本征态最大峰值的3.8倍,还会导致电导率减小、损失函数增加。这些现象均表明陷阱能级对金刚石的光学性质造成了损害,所以可以通过控制金刚石材料中陷阱能级的产生来实现提高金刚石紫外光等光电器件的性能。