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纳米金刚石（NCD）薄膜因其禁带宽度大、载流子迁移率高、抗辐射能力强等优异性能在半导体领域具有广阔的应用前景。到目前为止，能满足器件需求的高质量n型NCD薄膜的制备还存在很大的困难。本文将磷离子注入到热丝化学气相沉积（HFCVD）NCD薄膜中，系统研究了退火温度和离子注入剂量对磷离子注入NCD薄膜微结构与电学性能的影响，对于制备高电导率高Hall迁移率的n型NCD薄膜具有重要的科学意义和工程价值。对本征NCD薄膜进行不同温度的退火处理。结果表明，退火有利于薄膜中纳米金刚石晶粒的均匀分布，缓释薄膜中的内应力，减少薄膜中的缺陷；900℃退火后本征NCD薄膜中的反式聚乙炔（TPA）含量下降，金刚石相含量升高。1000℃退火后，由于氢的解析附使本征D薄膜（沉积时间为8h）中TPA含量下降。本征NCD薄膜在900℃退火后电阻率较未退火样品有所下降，激活能也比未退火前小，900℃退火有利于提高薄膜的导电性能；其中A-900样品（沉积时间为2h）的电阻率为2.61Ω·cm，霍尔系数为-20.6m2/C， Hall迁移率为31.3cm2·V-1·s-1，表现出良好的n型电导特性。在NCD薄膜中注入剂量为1×1012cm-2的磷离子并对薄膜进行不同温度的真空退火处理，系统研究了磷离子注入NCD薄膜的微结构和电学性能。结果表明，900℃退火后，磷离子注入NCD薄膜中的金刚石晶粒明显变大，晶界变窄，部分非晶碳相转变为金刚石相，金刚石相含量增加，薄膜中的内应力减小。Raman光谱表明，1000℃退火后，TPA中的氢易在高温下发生迁移和扩散，使得薄膜中TPA含量下降。离子注入后薄膜的电阻率较未注入前有所下降，1000℃退火后的P12样品在高温段的导电以杂质电离导电为主，在低温段导电以与缺陷有关的跳跃导电为主。在NCD薄膜中注入不同剂量的磷离子，系统研究了磷离子注入剂量对薄膜微结构和电学性能的影响。结果表明，在未注入和低剂量离子注入条件下薄膜中TPA和金刚石相含量两者高低相反；而在较高剂量的离子注入过程中，离子注入对金刚石晶粒和TPA链的破坏作用较严重，薄膜中金刚石相和TPA含量都减少。P14900样品的霍尔系数为-5.04m2/C，Hall迁移率达到19.4cm2·V-1·s-1，表现出较好的n型电导能力。磷离子注入后薄膜的Hall迁移率比碳离子注入样品要高，说明磷元素对提高NCD薄膜的迁移率有重要的作用。