随着锁模技术和啁啾激光脉冲放大技术的不断发展,飞秒激光这一奇特的光束走入人类社会,为人类探索自然规律,发展人类技术文明开辟了新的道路。利用光与物质的相互作用成为人类探索微观物质结构及运动规律的重要手段。目前,飞秒激光加工及光谱检测技术开始被用于新型宽禁带半导体材料中点缺陷的加工和表征研究,尤其是在以金刚石和碳化硅等第三代新型宽禁带半导体材料为基础的固态自旋量子点的制备和表征技术研究中应用最为广泛。本文以宽禁带半导体材料金刚石中的氮空位（Nitrogen Vacancy,NV）色心缺陷在量子信息技术、超分辨成像、高灵敏度探测中的应用为背景,基于激光加工及检测技术对飞秒激光制备金刚石NV色心的加工工艺进行了基础性研究,利用双光子荧光成像和荧光光谱对NV色心进行表征分析。最后,基于荧光检测原理对4H-SiC材料中发光点缺陷进行了研究。本文主要研究内容如下:首先,介绍了新型宽禁带半导体材料金刚石及金刚石中的NV色心,调研了NV色心的制备方法和荧光特性研究现状。在此基础上,对飞秒激光及其加工半导体材料的机理进行了研究,分析了影响飞秒激光加工的关键光学参数;并根据光致发光及双光子激发原理,对双光子荧光成像技术展开了分析。其次,开展了飞秒激光制备金刚石NV色心的实验研究,对飞秒激光加工过程中的几个关键光学参数进行调控并针对不同类型的金刚石进行了加工,结合酸洗和退火等处理实现了NV色心制备。基于不同的表征测试原理和方法,尤其是双光子荧光成像和光谱检测,研究分析了各个工艺环节前后样品中NV色心的生成和分布情况,建立了NV色心产生模型,论证了飞秒激光加工制备金刚石NV色心的可行性和效果。最后,在金刚石NV色心荧光表征研究基础上,针对不同的光学参数对Fraunhofer IISB的UVPL tool作了性能评估,对4H-SiC基底和CVD生长外延层中的发光点缺陷进行了荧光光谱表征。分析了不同离子注入和加工处理条件下,4H-SiC样品的荧光光谱结果,为SiC器件制备的过程控制提供参考。