金刚石是最具代表性的原子晶体。由于其C-C键的键能很强使其成为自然界中最硬的材料;而且它是原子半径最小的透明单质晶体,使其拥有优异光学性能;此外,金刚石的晶格中容易引入杂质缺陷,使它成为最具应用前景的半导体材料之一。研究表明,天然金刚石是在高温高压条件下经过漫长时间退火形成的,其一般含有大量的氮杂质。而且绝大多数合成金刚石中都或多或少的存在氮杂质。氮杂质是金刚石光学性能的决定性影响因素之一,并且很可能在金刚石的生长过程中起到至关重要的作用。鉴于此,本文研究了Fe Ni-C系统中金刚石大单晶的合成工艺;并使用高效的掺氮剂（C3H6N6）合成了优质的高氮金刚石;又通过高温高压退火,研究了金刚石内部的氮相关缺陷与NV色心。主要研究成果如下:1.随着合成温度的升高,以（100）面生长的金刚石由板状变为塔状;以（111）面生长的金刚石由塔状变为板状。并且,随着合成温度的升高金刚石大单晶的氮含量由200 ppm逐渐降低到70 ppm。2.随着C3H6N6掺量的增加,金刚石的由黄色变为绿色,最高的氮含量超过的2000 ppm。而且C3H6N6的掺杂可以显著的改变金刚石表面形貌。当C3N6H6的掺量为0.1 wt%时,金刚石有很大几率出现孪生现象。此外,C3H6N6中的氢原子没有被金刚石吸收。3.替代氮原子的浓度在一定程度上有利于金刚石中NV-色心浓度的提高。高温高压退火（2073 K,5.6 GPa）使金刚石中的聚集态氮杂质的比例有所提升。在退火之后,所有C3H6N6掺杂金刚石中的NV色心几乎都消失了。然而,未掺杂的低氮金刚石经过2073K退火后出现了的非常理想的高浓度NV-色心。