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本文采用正电子湮没技术研究了石墨、纳米碳、金刚石薄膜、C<,60>薄膜四种碳材料的微观结构。研究结果如下：
1.石墨和纳米碳的电子动量分布和微观缺陷:(1)石墨晶体中的自由电子动量分布表现出显著的各向异性，偏离[0001]方向越大，自由电子的动量越小；且Doppler展宽谱S参数与cos<2>θ呈线性关系；而纳米碳中自由电子动量的分布不存在明显的规律性。(2)当温度从25K升至295K时，石墨和纳米碳中缺陷开空间增大，平均自由电子密度降低；纳米碳中自由电子密度与温度变化成线性关系。(3)纳米碳表面层具有活性，可吸附微小杂质氢，导致S参数下降；纳米碳基体内部离表面越远处，吸附杂质氢的量越少。
2.未掺杂、掺硼及掺硫金刚石薄膜退火前后的缺陷变化:(1)未掺杂金刚石薄膜在600℃以下退火，空位回复；而900℃以上退火会使空位发生移动合并成大的缺陷，导致缺陷开空间增大。(2)在4000C以下退火可减小低掺硼金刚石膜中的缺陷浓度；在600℃以上退火会增加低掺硼金刚石膜的缺陷浓度。(3)高掺硼金刚石膜表面缺陷较容易回复，经不同温度退火后，其S参数降低。(4)掺硫金刚石膜经200至1000℃退火后，样品的S参数保持不变，表明掺硫金刚石膜结构的热稳定性高。(5)掺硫金刚石膜中缺陷浓度大于未掺杂金刚石膜，而掺硼金刚石膜中的缺陷浓度小于未掺杂金刚石膜，掺少量的硼可使金刚石薄膜中空位浓度减少。
3.不同离子能量沉积的C60薄膜退火前后样品的缺陷:(1)当沉积离子能量低于200ev时，沉积膜中C<,60>分子有序排列、仍保持完整的笼状结构。(2)当沉积离子能量为250ev时，薄膜中C<,60>分子间的结合力增强，形成了C<,60>分子聚合物。(3)薄膜的结构取决于沉积离子能量。当沉积离子能量大于300ev时，一方面，发生C<,60>分子聚合；另一方面，部分C<,60>分子的笼状结构被破坏，形成了无定形碳碎片；而且，高能离子对薄膜的轰击作用加强，致密度加大。薄膜中缺陷开空间大小是这两种因素竞争的结果。(4)不同离子能量沉积膜经600℃退火1h后，膜中无定形碳成分转化为石墨微晶体，同时C60聚合物分解成小的聚合物或单个的C<,60>分子。