近年来,金刚石NV中心由于独特的光学和自旋特性而受到了研究人员的热捧,并被广泛地应用到了各个领域中,譬如量子信息处理、量子精密测量、生物荧光标记等。而在这些应用当中,NV中心电子自旋的相干时间直接关系着相关器件的性能。因此对NV中心的相干性做一个系统研究是非常有必要的。另外,浅层NV中心在自旋探测领域有着广阔的应用前景,然而由于表面噪声的存在,使得浅层NV中心的相干时间受到非常大的影响,因此,对金刚石表面噪声的研究也是相当必要的,这不仅有利于改善浅层NV中心的相干性,对于增进关于量子体系中普遍存在的噪声的理解也是非常有益的。有鉴于此,我们借助自主搭建的光探测磁共振系统,对以上问题进行了研究,主要内容如下:1.光探测磁共振平台的搭建和NV中心的制备我们在激光共聚焦显微系统的基础上搭配了微波和磁场系统,组成了研究NV中心的光探测磁共振平台,从而实现了对NV中心的定位和自旋相干调控。同时,我们根据实验需要通过多种方法制备出了高品质的NV中心样品。利用CVD生长直接制备法得到了高浓度、长相干时间的NV中心系综样品;利用低能N+离子注入和高温退火得到了相干性良好的浅层NV中心系综样品;结合电子束光刻和离子注入方法,在高纯金刚石上制备了相干时间长且容易定位的单个NV中心的阵列。2.金刚石表面电噪声研究我们利用浅层NV中心双量子迟豫的方法测量到了金刚石表面的电噪声,发现其强度满足1/fα的频率关系。同时,我们也研究了该表面电噪声随温度的变化,我们发现在温度低于420 K时,噪声强度随着温度的升高而缓慢增强,之后温度继续升高,电噪声的强度反而开始减弱,并且在540 K时减小到基本为0。我们利用Dutta-Horn模型解释了噪声的温度变化,并从中得到了金刚石表面TLS（two-level system）的相对能量态密度分布,当激活能为0.33 eV-0.47 eV时,TLS的态密度基本为常数,而在更高的激活能下,态密度开始减小,并在0.6 eV左右变为0。同时,我们从实验结果推测TLS来源于金刚石表面的sp2非晶碳层。另外,我们也研究了不同有机覆盖层对表面电噪声的抑制效果,结果显示固态的PMMA相比于液态的甘油有更好的噪声抑制效果,我们认为这是由于表面电噪声的起源与金刚石表面声子有关,而固态PMMA的存在对表面声子造成了影响。我们认为对金刚石表面电噪声的研究有利于改善浅层NV中心的相干性,同时也有利于了解其他量子体系中广泛存在的1/f噪声。另外,双量子迟豫方法作为一种电噪声的测量技术,可以被应用到极性或介电材料的研究中。3.高温下NV中心相干性的研究及温度探测我们系统研究了金刚石NV中心系综在300 K-600 K温度范围内的相干时间,包括T1,T2,T2*。我们发现T2*基本不随温度变化,而T1和T2则随着温度升高而迅速较小,其中T1的减小是由于高温导致NV中心与声子的相互作用增强了,而T2的减小则主要是由于金刚石中的P1自旋所致。另外,我们还验证了基于thermal-echo序列的温度计在高温下的工作性能,在450 K下它能够正常工作且有着较高的灵敏度（41 mK/（?））,根据估计,它在300 K-600 K温度范围内仍能保持优于100 mK/（?）的测温灵敏度。这些研究为以后NV中心在高温下的磁场、电场等的探测应用奠定了基础。