金刚石作为超宽禁带半导体材料被用于制备耐高温的高频大功率电子器件。此外,金刚石缺陷色心在量子信息处理、生物标记等领域具有广阔的应用前景。其中,关于晶体微观缺陷对器件宏观性能的影响、色心的发光效率与稳定性等研究备受关注。本论文利用拉曼与光致发光（PL）光谱研究了金刚石结晶度、应力分布以及色心的温度、激光功率依赖性;通过电子辐照在纯净、氮、硅掺杂等CVD金刚石中引入孤立的、简单的本征缺陷,并利用退火手段使缺陷受热激活在晶体中扩散,研究了晶体缺陷结构与色心的变化;此外,还研究了离子注入对金刚石晶体缺陷的影响,为金刚石半导体的应用提供理论与实验依据。本论文的研究结果主要有:（1）对金刚石特征峰的研究为CVD生长高质量金刚石提供极高的参考价值,有助于生长工艺的优化。研究发现纯净IIa型金刚石晶体在长大过程中生长结构不断优化导致晶体衬底表面与内部的结晶质量有所差异;由于切割、抛光等物理手段的处理,晶体边缘及表面应力分布较高,而内部应力较小,表明表层的晶体结构较差。（2）通过PL光谱研究了金刚石晶体缺陷的光致发光效率。氮-空位（NV）与硅-空位（Si V）色心均存在两个声子边带（PSB）,由能级跃迁过程中多声子参与产生;Si V色心的荧光发射多集中于零声子跃迁,发光效率强于NV色心。根据Franck-Condon理论,NV与Si V色心的PSB均涉及单声子与双声子跃迁,只是声子能不同,分别为42 me V（NV0）、67 me V（NV-）与64 me V（Si V）。此外,NV与Si V色心具有明显的温度依赖性,当温度足够高时,色心的基态与激发态能级位形移动而发生交叉,导致能量以非辐射复合的形式散失掉,造成色心的热猝灭;晶格形变势能与电子—声子耦合的共同作用导致色心的红移与线宽增宽。激光功率依赖性研究表明NV与Si V缺陷的光致发光过程中以辐射跃迁为主,有微弱的俄歇复合参与。（3）通过PL光谱与退火实验研究晶体辐照缺陷结构。间隙缺陷相关的515.8 nm色心的温度依赖性与503.5、533.5 nm色心的差别较大,表明该缺陷结构复杂,是多间隙原子组成的复合缺陷。电子辐照会减弱NV、Si V色心的发光效率,其中,Si V与空位缺陷（GR1）色心褶积成为一个不对称零声子线;电子辐照在高质量含氮金刚石光谱产生一个新的640 nm色心,通过温度依赖性与退火研究发现640 nm色心与间隙原子和氮杂质复合形成的缺陷相关。此外,退火可使本征缺陷扩散,对晶体损伤有一定的修复作用;700℃以上退火后,GR1色心减弱,Si V色心从褶积峰中分离出来;GR1色心扩散至替代氮原子附近被捕获而形成NV缺陷。其中,NV0与NV-色心的相对强度受晶体中氮杂质含量影响,氮含量较低的金刚石NV0色心强度远高于NV-色心;反之,高氮金刚石在辐照及退火后光谱中NV-色心强度高。（4）通过离子注入法在晶体中引入浅能级杂质。其中,砷的共价半径较大而不易替代格点碳原子或进入晶体间隙,大量砷离子团聚在一起严重影响晶体缺陷的光致发光;硼、磷共注入后,在光谱的579.6 nm处出现驼峰,且经过1350℃超高温真空退火后,驼峰分裂为D-峰与G-峰,表明离子注入造成晶体损伤。经过600℃退火D-峰与G-峰消失,此外,700℃退火后在693.7 nm处出现新的色心,对该色心的缺陷结构仍需要进一步的探究。