金刚石薄膜以其优异的电、光、热和机械性能及高的抗辐照能力和物理化学稳定性等在微电子和光学领域得到了极大重视。纳米金刚石以其更光滑的表面、更低的摩擦系数和更优异的场发射性能,已成为金刚石薄膜研究领域的新热点。本文研究了纳米金刚石薄膜的沉积工艺和性能,研究了纳米金刚石薄膜辐射探测器的制备工艺及其探测性能,同时还分别研究了作为X射线掩膜材料和在强磁场条件下的纳米金刚石薄膜的生长工艺,以探索纳米金刚石薄膜在各种不同领域内的应用。首先采用热丝化学气相沉积法制备了纳米金刚石薄膜,表征了形貌结构和光学性能,确定了最佳生长参数,获得样品表面晶粒尺寸约为30nm,厚度为1000nm,近红外透过率大于50%。提出了一种快速生长高质量厚纳米金刚石膜的方法:先用高温生长,再用低温生长,以克服高温生长引起的孔洞问题。其次研究了纳米金刚石薄膜辐射探测器的制备工艺和探测性能。使用ANSYS软件对电极宽度不同的纳米金刚石薄膜辐射探测器的电场分布进行模拟,确定了电极的尺寸参数。设计制作了光刻掩膜版,通过光刻和直流溅射工艺制备出纳米金刚石薄膜辐射探测器。研究了晶粒尺寸为20nm～150nm、粗糙度为22nm～45nm的纳米金刚石薄膜制备的光导型探测器在X射线辐照下的电学性能和光谱响应。电流—电压测试表明,随着金刚石晶粒的减小,薄膜电阻率下降,在5.9 keV 55Fe X射线辐照下,大晶粒(150nm)纳米金刚石薄膜探测器的光电流(Iph)与暗电流(Id)的比值Iph/Id几乎是小晶粒(20nm)探测器的4倍。X射线辐照下的脉冲高度光谱测量表明,大晶粒探测器的计数率和能量分辨率优于小晶粒探测器。这些结果说明:大晶粒金刚石薄膜探测器具有高的信噪比和电荷收集效率,适合于核辐射探测器的制备。随后采用氢刻蚀的方法探索了可作为X射线掩膜材料的纳米金刚石薄膜的生长工艺。对薄膜样品的显微结构、光学和电学性能的表征和分析发现:在其他沉积参数保持一定的情况下,随着氢刻蚀时间的增加,晶粒尺寸逐步减小,薄膜的表面平整度、折射率以及光学透过率明显提高,薄膜的暗电流和损耗减小,介电常数接近天然金刚石。采用同步辐射装置,测试和研究了纳米金刚石薄膜在软X射线波段的透过率。经过氢刻蚀的薄膜,X射线透过率在258eV处达到52.8%,明显高于未经刻蚀的薄膜(24.8%),符合X射线光刻掩模材料的要求。最后研究了强磁场下纳米金刚石的沉积工艺。研究了不同磁场强度(0-5T)对纳米金刚石性能的影响,结果表明:随磁场强度的增强,薄膜晶粒有逐渐细化的趋势。探索了强磁场下纳米金刚石沉积原理。