金刚石是一种在机械、热学、光学、化学、电子学等方面具有极限性能的特殊材料。理论上,通过掺杂杂质,可以改变其各项性能。半径相对较小的硼原子比较容易进入。作为一种缺陷,硼原子进入金刚石晶格后,对其结构、性质都会产生影响。硼掺杂可以使金刚石由绝缘体变为P型半导体。采用碳化硼添加量不同的铁基触媒,在高温高压下合成了含硼金刚石单晶。本文利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、场发射扫面电子显微镜(FESEM)、阴极射线光谱仪(CL)、差热分析仪(DTA)及等测试手段,对未掺杂以及掺硼后金刚石单晶的结构、形貌、电学性能、退火性质以及热稳定性等发生的变化进行了研究。并对影响含硼金刚石单晶性能的原因以及金刚石单晶的结构与性能相关性等进行了一些有益的探索。本文的主要研究工作如下：(1)随着硼掺杂的进行,金刚石的(100)和(111)晶面的变化是不同的。(100)面出现了大量的蚀坑,这种蚀坑多以四方锥或者网状蚀坑的形式出现。硼掺杂导致了B原子在(111)面的聚集,形成了锯齿状位错,并阻碍了(111)面的生长,从而使(111)面所占比例增加,形成了(111)面的富集。掺硼金刚石的Raman光谱分析说明,金刚石中晶体的缺陷增多,导致了Raman谱峰半峰宽的宽化,而半峰宽的均匀宽化,说明硼原子在金刚石内部晶格中的均匀分布。(2)通过CL检测发现：经过硼掺杂,金刚石单晶不同晶面的形貌和结构会发生明显的变化。随着触媒中硼含量的增加,(100)晶面的阴极发光特征峰强度会增强,而且出现新的受主能级,高能峰在硼掺杂后才出现。可以认为是由于硼的掺杂所产生的杂质峰。(111)晶面的阴极发光特征峰强度随着触媒中硼含量的增加而增加,但是低能峰增加的更快,且强度也非常高。因此证明了硼原子更容易在(111)晶面富集,使得(111)晶面的空穴数目增加更多,载流子浓度增加更明显。(3)随着触媒中硼掺杂量的增加,含硼金刚石单晶中的空穴数量会增加,载流子浓度提高,从而导致含硼金刚石单晶的结构和导电性能发生变化。硼含量在2a～3a之间时,金刚石的电阻值存在着一个跃迁,使得掺硼金刚石的导电性能进入半导体范围。为得到具有实用价值的半导体材料,并不是硼元素掺杂的越多越好。对含硼金刚石单晶应用较合适的受主杂质硼的掺杂量在2a-5a的范围内。(4)退火CL谱线的研究证明退火程序有利于金刚石电学性能的改善。CL谱强度随退火温度升高而增强。退火后,(100)晶面中的两个峰都在A带发射的范围内,而(111)晶面的高能峰在绿A带发射范围内,强度增加迅速的低能峰属于Mossbauer-型发射峰。(5)金刚石的热分析证明,掺硼后金刚石的氧化温度提高了约100℃。失重率为10%的温度随触媒硼含量增多,先增大,然后减小。