量子信息技术作为未来发展的一个重要领域,已被众多学者关注,金刚石NV色心拥有光学稳定和电子自旋以理想等优点,在量子保密通讯、量子计算、生物荧光标记、超分辨成像等领域具有较高的应用价值。金刚石Si V色心具有尖锐零声子线、在室温下边带振动小、发光寿命短、单光子发射率低等特点,弥补了NV色心的激发寿命长、荧光产生率低等缺点。研究发现,与Si同族的金刚石第四主族ⅣA（Si、Ge、Sn和Pb）空位色心在室温下均具有长退相干时间、高量子效率以及单光子和相干量子发射器之间耦合等特性,成为了量子信息处理的有力候选材料。本文以金刚石ⅣA族空位色心为研究对象,采用第一性原理计算方法,对其电子结构和光学性能进行了分析研究,并利用化学气相沉积技术制备了金刚石SnV色心,研究了色心发光机理。首先构建了金刚石ⅣA族相关缺陷的三种构型,明确了其稳定结构为ⅣA族原子位于金刚石双空位中心。通过电荷态密度和Bader电荷分析,发现ⅣA族原子与周围的六个C原子成键。计算了金刚石ⅣA族相关缺陷的能带、电子态密度和能级结构,得到金刚石ⅣA族相关缺陷能级跃迁能量分别为1.676e V（Si V）、2.050e V（Ge V）、1.999e V（SnV）和2.248e V（Pb V）。预测其荧光波长分别为739nm（Si V）、604nm（Ge V）、620nm（SnV）和551nm（Pb V）,为实验的开展奠定了理论基础。随后,对金刚石ⅣA族空位色心的静介电函数、折射率、透射率等光学性能开展了研究,发现金刚石ⅣA族空位色心的透射率分别为0.565（Si V）、0.594（Ge V）、0.487（SnV）和0.458（Pb V）。最后为探究杂质对金刚石SnV色心发光的影响,通过电子结构计算结果表明,N、Cl、O原子掺杂过多会产生零声子线蓝移现象,破坏了原有的跃迁能级,严重影响了原有色心的发光性能。在实验制备方面,利用PVD和MPCVD设备,使用基底法、固体带入和植晶液法三种制备方法,成功将Sn原子掺入到金刚石中并形成SnV色心。对比发现,固体代入法更有利于制备金刚石SnV色心,拉曼检测数据结果显示1333cm-1处附近有较强的金刚石峰,拉曼荧光检测发现零声子线在620nm处有明亮尖锐的荧光发光峰。