本论文采用两种制备方法：磁过滤离子束沉积和脉冲激光蒸发沉积制备了不同微结构(sp<3>C含量)的非晶碳薄膜，研究了衬底偏压、衬底温度、脉冲重复频率和单脉冲能量对薄膜结构和性质的影响，实现了sp<3> c含量可控的非晶碳膜制备。并分别采用紫外一可见光谱、椭圆偏振光谱、拉曼光谱、X光电子能谱和电子能量损失谱等实验技术研究了薄膜的结构和光学性质。系统介绍了椭圆偏振光谱的原理和分析方法，提出了采用椭圆偏振光谱有效确定非晶碳薄膜中sp3 c含量的方法，并与电子能量损失谱和拉曼光谱等的结果进行了比较验证。分别采用血小板黏附实验、动态凝血实验等血液相容性评价方法研究了非晶碳薄膜的血液相容性。在介绍血液生理和凝血医学生理的基础上，总结和分析了影响非晶碳薄膜和生物材料抗凝血的研究成果，提出了生物材料与血液接触的电子转移模型以解释非晶碳薄膜的结构与其血液相容性的关系。 首先，通过调节磁过滤离子束沉积系统的衬底偏压，改变入射到衬底上的碳离子能量，可以实现调控氢化非晶碳薄膜的sp<3>C含量，血液相容性实验的结果表明，薄膜中的sp<3>C含量影响其血液相容性。 其次，研究了脉冲激光蒸发沉积中，衬底温度、脉冲重复频率和单脉冲能量对薄膜的结构产生的影响。衬底温度升高，使得薄膜sp<2>C环结构有序化，包括sp<2>。成分聚集长大及sp<3>C向sp<2>C成分转变伴随sp<2>C环聚集。脉冲重复频率和单脉冲能量影响聚焦在石墨靶上的脉冲功率密度和入射碳离子的能量。脉冲功率密度存在一个阈值范围，过低和过高的脉冲功率密度使得非晶碳薄膜中的sp<3>C含量降低，同时影响薄膜的生长速度。采用LifShitz的“子注入”生长模型，解释了脉冲激光蒸发中衬底温度、脉冲重复频率和单脉冲能量影响薄膜结构的生长机理。通过血小板黏附实验研究了不同脉冲重复频率制备的非晶碳薄膜的血液相容性，结果表明薄膜中的sp<3>C含量影响其血液相容性。 再次，分析了椭圆偏振光谱分析薄膜中各种色散模型的特点，并根据非晶碳薄膜的结构特点，采用有效介质近似间接拟合的方法确定了氢化非晶碳薄膜中的sp<3>C含量，并与电子能量损失谱和拉曼光谱的结果进行了比较验证；采用描述非晶半导体介电函数色散的谐振子模型分析了非晶碳薄膜的结构和光学性质的关系，通过谐振子拟合参数确定了非晶碳薄膜中的sp<3>C含量，并与x光电子能谱和拉曼光谱的结果进行了比较验证。 最后，根据本论文非晶碳薄膜的sp<3>C含量影响其血液相容性的结果，采用半导体异质结理论，计算了生物材料的禁带宽度、生物材料与血液接触的接触生物势以及电子掺杂对纤维蛋白原价带电子穿透几率的影响，提出生物材料与血液接触的电子转移模型以解释非晶碳薄膜的血液相容性结果。