类金刚石(DLC)薄膜是一类无定形碳材料的统称，主要是由金刚石结构(C-Csp3键)以及石墨结构（C-C sp2键）组成，具有许多优良特性，例如高硬度、低摩擦、耐磨损、良好的耐蚀性、光学透过性以及优异的生物相容性，在刀模具、信息存储、生物、航空航天等领域显示出广阔的应用前景。然而，采用低温等离子体制备的DLC具有高残余压应力(可达10 GPa)，导致膜基结合力差（尤其是采用某些金属基材），限制了DLC的应用。此外，作为一种非晶半导体材料，DLC在电学领域具有巨大的应用潜力，但是高电阻率限制了其在某些良导电领域以及部分电子器件上的应用。目前，适量金属掺杂被认为是解决DLC高应力的一种有效方法，并调节薄膜电阻率，有可能实现优异的新型电学功能特性。　　本文首先采用阳极层线性离子束(ALIS)技术制备了纯DLC薄膜。重点研究了衬底偏压对薄膜结构、残余应力和电学特性的影响，结果表明:在-50～-200 V偏压范围内，碳网络结构基本不变，硬度在25～28 GPa，模量在210～226 GPa;DLC膜具有高残余应力(大于1.90 GPa)，在-150 V时具有最大应力2.77 GPa;在-5～5 V范围，金属电极-DLC-金属电极结构的电子输运由DLC决定，满足Poole-Frenkel机制，其电流受到缺陷态之间的热辅助跃迁限制。在150～400 K，DLC薄膜的电子输运具有热激活特性，为Arrhenius型导电，热激活能为0.1576 eV。　　在上述研究的基础上，根据C原子与金属原子相互作用差异，采取ALIS复合磁控溅射技术以及反应磁控溅射技术，制备了不同掺杂金属组元、含量的金属掺杂DLC(Me-DLC)，重点研究了金属含量对薄膜结构的影响和适量金属掺杂导致应力降低的机制，并探索了Me-DLC的电学特性。　　在低含量掺杂时，强碳化物形成相金属W原子以及非碳化物形成相金属Cu原子均“固溶”于碳网络结构，起到枢纽作用，有利于键长、键角畸变的弛豫，降低应力。随着含量增大，“固溶”W原子将形成碳化物纳米晶，并发生相转变（含量为9.4～12.6 at.％时，形成WC1-x纳米晶，含量为31.9 at.％时形成WC2纳米晶），由于更多的碳金属(C-W)键形成，引起畸变能增加，导致应力再次增大。而对于非碳化物形成相金属原子，掺杂金属将形成对应的金属纳米晶（Cu纳米晶析出范围在2.6～7.0 at.％，Ag纳米晶析出范围在1.2～12.9 at.％），并且高含量下仍然具有降低应力的作用，这主要是软质相金属纳米晶容易发生变形，且由于金属原子不与C成键，金属纳米晶的晶界处更容易发生滑移，从而释放过高的应变能。其中Ag-DLC发生压应力-张应力转变，可能与沉积技术以及表面空隙结构吸附气体分子引入张应力有关。　　电学测试表明，对39.7 at.％的Cu-DLC，在275～380 K，电子输运为热激活导电，在2～275 K，电子输运为电子在Cu纳米晶或者sp2团簇之间的隧穿导电;对于41.41 at.％的Ag-DLC，在整个测试温度范围内，均表现出半导体特性，在164～400 K，为热激活导电机制;共掺杂(Cr, Cu)-DLC在2～400 K，其薄膜为半导体特性;(Ti，Al)-DLC薄膜，在2～3 A溅射电流的试样出现金属—半导体转变，且随电流增大，转变温度由2A的305 K降低到3A的11.6 K，转变机制尚不明确，而4A条件下，这种转变现象消失，薄膜表现出半导体特性。