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采用真空阴极磁过滤电弧法（FCVA）和电子回旋共振化学气相沉积法（ECR-CVD）沉积厚度为2 nm至50 nm的类金刚石薄膜。在高纯氩气环境中对DLC薄膜进行常规退火处理，并利用波长为808 nm的激光对厚度为2nm的ta-C薄膜进行加热。利用可见光拉曼光谱仪、宽光谱变角度椭偏仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜和表面轮廓仪等对类金刚石薄膜的结构、光学性能、表面形貌，以及内应力随薄膜厚度和退火温度的变化进行了测量，分析了类金刚石薄膜的结构和热稳定性随膜厚的变化。
实验结果表明，FCVA法沉积的DLC薄膜结构为ta-C，ECR-CVD法沉积的DLC薄膜结构为a-C：H。厚度明显影响ta-C和a-C：H薄膜的结构和性能。随着厚度由2 nm增大到50 nm，ta-C薄膜中的sp3键含量和Eg先增大后减小，厚度为30 nm时薄膜中的sp3键含量和Eg最大。随着厚度增加，ta-C薄膜的Ra和表面能呈先减小后增大的变化趋势，厚度为5 nm时Ra最小，厚度为30 nm时表面能最小。随着厚度由2nm增大到50 nm，a-C：H薄膜中的sp3键含量和Eg逐渐增大；a-C：H薄膜的Rα和表面呈现逐渐减小的趋势。
ta-C和a-C：H薄膜表现出不同的热稳定性，厚度相同时，ta-C薄膜具有更好的热稳定性。随厚度增大，ta-C和a-C：H薄膜的热稳定性逐渐改善。随着退火温度的升高，薄膜的结构发生转变，不同厚度的ta-C和a-C：H薄膜结构转变温度不同。厚度为2nm和5 nm的ta-C薄膜和各个厚度的a-C：H薄膜，退火温度为300℃时薄膜中的sp3键向sp2键转变，sp2键含量增大；退火温度为600℃时，薄膜结构变为微晶态。退火温度为400℃时，厚度为10 nm的ta-C薄膜结构发生转变；厚度为30 nm和50 nm的ta-C薄膜的结构转变发生在600℃。经600℃退火后，厚度为10 nm、30 nm和50 nm的ta-C薄膜的Raman图谱的D峰强度明显增大，表明薄膜的结构发生明显转变但仍保持非晶态。
随着退火温度升高，ta-C薄膜的Ra基本保持不变；a-C：H薄膜的Rα呈逐渐增大的趋势；厚度为2 nm、5 nm和10 nm的ta-C和a-C：H薄膜的Ks和Eg变化不明显。温度升高至400℃时，厚度为30 nm和50 nm的ta-C薄膜的Ks缓慢增大而Eg缓慢减小。退火温度升高至600℃，Ks快速减小，Eg快速增大。退火温度升高到180℃时，厚度为30 nm和50 nm的a-C：H薄膜的Eg增大：温度继续升高到300℃时，Eg明显减小：到600℃时，Eg均减小到约为1．0 eV。
随退火温度升高，薄膜的残留内应力逐渐减小，薄膜内应力在退火温度为180℃时开始释放。退火温度低于400℃时，ta-C薄膜的内应力释放缓慢；温度为600℃时，薄膜的残留内应力为32．4％。a-C：H薄膜内应力释放比例随退火温度的升高而不断增加，温度为600℃时，薄膜的残留内应力为2．7％。
激光功率增大到200 mW时，ta-C薄膜的结构基本保持不变；随着激光功率增大到300 mW，ta-C薄膜结构开始发生明显变化，sp3键向sp2键转变，但薄膜的表面形貌保持稳定；随着激光功率继续增大到400 mW，ta-C薄膜中sp3键向sp2键的转变量增大，薄膜表面粗糙度开始明显增大；激光功率为500 mW时，Raman图谱的D峰强度迅速增大，薄膜中大量的sp3键向sp2键转变，薄膜中的sp2六原子环含量和薄膜表面粗糙度迅速增大，出现凹凸不平的表面形貌。