非晶态碳薄膜和碳氮薄膜因其各种优良性质,如高硬度、耐磨损、可调光学带隙、大范围变化的导电能力等引起了人们的研究兴趣。但是目前有关碳的各种杂化态、碳薄膜中的无序化程度以及N掺杂对碳薄膜的光学和电学性质的影响的研究报道结论不尽相同,尚需要进行深入的研究。本论文采用双对向靶直流磁控溅射系统制备了两个系列样品,即不同溅射功率下的碳薄膜和不同氮气分压下的碳氮薄膜,并对样品的微观结构、光学、电学和缺陷态等性质进行了系统研究。不同溅射功率下制备的非晶态碳薄膜(a-C)均富含sp2C,sp2C聚集起来形成团簇的尺寸都非常小,薄膜中的无序化程度很高。因此,整体上看,薄膜的光学带隙都比较窄,室温电导率比较高,这不同于宽带隙的四面体碳(ta-C)和类金刚石碳(DLC)等类绝缘体材料。提高溅射功率可导致a-C薄膜内层中一些先前形成的sp3键向sp2键转变,薄膜中sp2C含量以及sp2C团簇的数目或尺寸相对有所增加;薄膜的光学带隙值从0.11 eV增加到0.70 eV,室温电导率减小两个数量级,从电子顺磁共振谱(EPR)获得的顺磁缺陷密度N s总体上增加了。低溅射功率下,与键角畸变有关的结构无序是导致光学带隙变窄的主要因素。提高溅射功率,薄膜的局域化参数N ( EF)?γ?3一直减小,说明低温下薄膜中电子跳跃导电能力减弱。随着氮气分压的增加,一部分C与N结合导致薄膜中的N含量先增加而后趋于饱和。掺入的N更倾向于与C形成各种非芳香环状结构的CN相,如N–sp3C、C≡N和N–sp2C等链状和闭合环状结构。薄膜的光学带隙、光学常数(n, k)以及导电能力的变化与大范围形成的非芳香环状结构CN相有关。l nσ~T?1/4关系曲线的前导因子σ00和斜率T0 1/4几乎呈线性增加变化,说明CN薄膜中发生的跳跃传导是带尾局域态内电子的跳跃导电。随着氮气分压增加,EPR一阶微分谱线中高斯分量所占比例增加,自旋与自旋之间的交换作用导致谱线的峰–峰宽度减小,N s总体上有所增加。