金刚石因其独特的性能在MEMS/NEMS领域得到了应用。与多晶/纳米晶金刚石相比,单晶金刚石(SCD)因其更为优秀的性能而尤其值得探索。另一方面,单晶金刚石内在的能量损耗很少,而且能够通过机械振动和其天然富含的高品质NV色心耦合,是制备极具潜力的混合量子器件的绝佳材料,在量子物理以及量子信息领域有很大的应用发展前景。本论文以单晶金刚石悬臂梁为基础,介绍了样品制备,测试,以及更多应用方面的研究。在提高器件性能方面,我们通过高温氧退火处理,减少了 NEMS振子表面的能量损耗,从而提高了样品的Q因子,为了完全除去制备过程中带来的缺陷的影响,我们采用了长时间氧退火,得到了满意的结果,使得振子的Q值达到了百万级别。在探索金刚石应用方面,我们利用振子频率对于振子质量变化非常敏感这一点,对金刚石在氢气等离子体中的刻蚀情况产生了兴趣,并仔细研究了这一过程,并成功实现了刻蚀速率的精确表征。另外,考虑到我们之前一直使用的光学读出法的操作以及必备的光学信号接受仪器对金刚石MEMS的集成是一个很大的障碍。为了改变这一点,我们必须使用别的方式去获得金刚石振子的信号,无疑电学读出的实现成了我们的首选目标,我们通过在金刚石振子表面镀上一层超薄的金属(Au)电极并利用其压阻效应对金刚石振子成功地实现了电学读出。论文首先介绍了样品制备与测试的一些基本情况,并介绍了相关的基本概念与理论知识。本论文涉及的振子样品均由IAL法制备,由于该方法在制备时的离子注入过程对金刚石的性能产生影响,严重限制了振子的品质因子,我们期望通过高温氧退火的方法努力改善这一点。我们分析了高温氧环境下的退火对于金刚石NEMS振子的性能的影响。当退火温度选择较低时,振子的Q值以及共振频率并没有显著的变化,而当温度升高到500℃时,振子的品质因子得到了明显的改善。退火能够减少IAL制备技术诱导的表面缺陷,减少相应的能量损耗从而能够提高单晶金刚石谐振子的Q因子。接下来,我们通过长时间的高温氧退火去除受离子注入影响的金刚石缺陷层,从而提高振子Q因子以及性能表现。采用原子层蚀刻(ALE)技术并结合可控的高质量金刚石生长技术能够去除金刚石机械谐振器内的缺陷层带来能量损耗,因此,具有超高Q值(百万级别)的全金刚石MEMS谐振子得以实现。这项工作为开发下一代高性能,超灵敏集成MEMS/NEMS以及光机械系统、传感、扫描微探针以及混合量子器件等创造了条件。另外,我们尝试发掘更多SCD振子的潜在应用。我们利用金刚石NEMS振子高灵敏度的特性,基于悬臂梁振子共振频率的偏移,实现了在800-900℃温度范围内(100)取向单晶金刚石表面的氢等离子体刻蚀速率的精确表征。基于MEMS/NEMS的刻蚀速率测量方法能够推广到其他材料在反应性气体或混合物(不限于氢等离子体)中的刻蚀研究领域,尤其是对于刻蚀速率极低的材料。最后,我们展示了单晶金刚石悬臂梁谐振子的电学读出方法。基于振子上方金属镀层的压阻效应,金刚石悬臂梁的机械共振信号成功地实现转化,因此摆脱了光学读出法中的激光系统的限制。金刚石MEMS/NEMS器件的电学读出为下一步金刚石MEMS/NEMS器件与其他电子元件进行集成提供了方便。