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金刚石具有多方面优异的性质，在众多领域具有十分重要的应用。作为生长金刚石的主要方法，等离子体增强化学气相沉积一直是金刚石制造领域研究的热点。 随着量子信息传输研究的不断深入，对适合量子信息处理的材料需求也与日俱增。金刚石色心具有独一无二的稳定的光谱发射、室温操控以及长达2ms的相干时间。这些性质使得金刚石材料在量子信息处理中具有得天独厚的优势，在诸多金刚石色心中，镍氮复合物色心的金刚石因其零声子线可避免可见光的干扰、量子发射效率高以及长距离信号传输保真度高的优点，成为设计应用于实际条件下的量子通信技术的关键材料。如何合成掺杂有镍氮复合物的金刚石成为该研究领域的前沿热点问题。 本文研究了射频等离子体喷射化学气相沉积技术（RFjet CVD）中的等离子体特点，并在采用RFjet CVD技术合成纳米金刚石的环境下，开展了掺杂镍氮复合组态的纳米金刚石研究。主要结果如下: 一、RFjet CVD环境下的等离子体气相性状研究 有限元模拟计算结合OES光谱诊断实验技术的研究，表明RFjet CVD技术可以结合MWCVD和DC arc-jet技术的优点，有希望成为沉积环境洁净、生长（速度、面积、掺杂）可控的生长金刚石的技术。 1) RFjet CVD通过无极放电的方式产生无金属粒子的“纯净”的等离子体，电子密度和电子温度分别可达1×10141/cm3和1.4 eV以上，与相同功率的MWCVD相比，RFjet具有相同的电子密度和相当的电子温度。同时，RFjet CVD可以产生温度高、面积大的等离子体气体，在900mm2范围内，能够使衬底被加热到1000℃以上，可以满足大面积生长金刚石所需的衬底温度要求。 2)工作气体中，当氢气流量一定时，增加甲烷与氢气的流量配比，会使基台上方C1基元密度增加，使基台上方氢/碳比减小。氩气流量的增加会促进基台上方C1基元密度的增加，同时，对活性氢的成份影响呈现出随着流量增加先促进后抑制的现象。 3) RF jet的等离子体与衬底之间的边界层随着工作气体射流速度的增加而变薄，增大了边界层中有效基元的浓度梯度，有利于进行快速、均匀的传质。 二、纳米金刚石的RF jet CVD生长环境调控研究 采用RF jet CVD技术生长了不同晶粒粒径和形貌的金刚石薄膜，研究了工艺参数对沉积金刚石薄膜的影响作用: 1)甲烷浓度对生长的影响:ⅰ.对形貌的影响。随着甲烷浓度的增加，膜表面的形貌以刻面状-“菜花”状-平整状的趋势变化;ⅱ.对粒径的影响。甲烷浓度的升高使金刚石粒径尺寸从几百纳米降至几纳米;ⅲ.对质量的影响。随着甲烷浓度的升高，金刚石膜中的非金刚石相逐渐增多，薄膜质量下降。 2)氩气流量对生长的影响:ⅰ.对形貌的影响。当氩气流量较小时(90-300sccm)，所生长的金刚石表面形貌为刻面状，当氩气流量增大时(300-900sccm)，所生长的金刚石颗粒呈球状团聚，表面也趋于平滑。ⅱ.对粒径的影响。氩气流量的升高会使晶粒平均尺寸逐渐降低;ⅲ.对质量的影响。在90～600sccm范围内，增加氩气流量会提高金刚石的质量，超过这个范围，金刚石薄膜中的碳的非金刚石相含量大幅升高，薄膜质量下降。 三、镍前驱体凝聚行为的研究 在利用RF jet CVD纳米金刚石沉积环境中，研究了作为镍有机前驱体的二茂镍的凝聚行为，通过引入NH3，获得了掺杂有镍-氮复合组态的金刚石。 1) OES诊断结果表明二茂镍在等离子体环境中主要分解为Ni原子和C1和C2类基元，上述成份在等离子体中的浓度随载气流量单调变化。 2)二茂镍和NH3被引入沉积环境中后，纳米金刚石依然会生成，尤其在使用硬模板法制备介孔碳作为衬底时，金刚石更容易形核。EDS、XRD、XPS等表征结果证明在所形成的金刚石晶格中存在镍-氮键相连的组态，而在在深紫外激光照射下，沉积样品在824nm处出现激发光谱线。 上述工作为制备具有单光子发射性能的金刚石材料的研究打下一定基础。