由于极其稀少和珍贵,蓝色钻石至今仍然是人们财富与地位的象征,在各大世界拍卖会中更是屡屡登场并拍出惊天价格。蓝色钻石不仅在宝石界具有重要地位,更因为其显著的物理特性而具有极其重要的科学研究价值。作为自然界中硬度最高的材料,钻石具有最大的热导率、最宽的透光波段、化学惰性以及可以抗任何酸碱腐蚀、抗辐射等优良性能,在工业、科技、国防、珠宝等领域都有极其重要的应用价值!蓝色钻石的研究对地球物理科学以及材料科学都具有举足轻重的意义。蓝色钻石是典型的下地幔钻石,由于极高的硬度及化学惰性等优异性能,极大程度保留了内部矿物质包裹体在下地幔中的原始状态,使科学家可以对矿物质进行在位测试,了解下地幔的地质结构。此外,钻石由共价键组成,共价键不利于电子传导,因此钻石是一种带隙很宽的绝缘体。但是随着硼元素掺杂进入钻石内部,钻石变成半导体,并且随着硼浓度的增加,导电性也会增加,甚至在硼含量达到1021cm-1时出现超导特性。结合钻石本身具有的极限性能,如最高的热导率,耐腐蚀,最小的压缩率等,科学家们认为钻石是一种极限性半导体材料,将会取代Si的半导体材料地位。但是由于缺少对蓝色钻石内部杂质缺陷的测试以及含量标定手段,严重限制了其研究与应用进展!本论文中,我们利用拉曼光谱仪开发了一种新型的无损的对蓝色钻石进行硼浓度标定的技术。此外我们通过测试天然蓝色钻石揭示了天然蓝钻内部真正的杂质缺陷,同时利用高温高压技术,对蓝色钻石的缺陷进行了分析并研究其形成机制。首先,用拉曼光谱对不同硼浓度的蓝色钻石进行分析。第一步,在波数300-1800 cm-1范围内进行常规拉曼检测。在该范围内,有些样品不仅展现出典型的高硼含量或低硼含量的拉曼光谱,还出现了一种特殊的拉曼光谱,其中包含了高硼和低硼含量蓝钻的两种拉曼光谱。随后在常温下依次对样品进行波数为-100-100cm-1范围内的超低波数拉曼测试。我们在蓝色钻石的拉曼光谱中发现,在12.1cm-1附近有一个特殊的宽峰,此峰与拉曼电子效应有关且随着硼浓度的增加而逐渐增大。我们还通过液氮冷却在不同温度下完成了多个蓝色钻石的超低波数拉曼测试,发现在12.1 cm-1附近的峰随着温度的降低呈增强趋势。我们对这些变化进行了分析和整理,并对采集的数据进行了公式拟合,成功地提出了一种新的硼浓度校准方法。结果表明,拉曼光谱可以作为一种非破坏性的方法来精确地校准蓝色钻石中的硼浓度。其次,我们通过对天然蓝色钻石以及合成蓝色钻石进行内部元素的种类以及含量测试成功揭示了天然蓝色钻石中真正的杂质缺陷是硼氧复合缺陷,而不是单个的硼原子。此外我们挑选具有代表性的不同硼浓度的蓝色钻石,通过进行退火处理,来调控蓝色钻石内部的硼氧缺陷,提高其电学性质。我们先利用真空管式炉进行高温退火,随后利用国产六面顶大压机进行高温高压退火,使金刚石内部的缺陷重新达到平衡,改善蓝色钻石的电学性质。在处理后,我们通过拉曼光谱,综合物性测试系统,霍尔测试系统对样品进行了测试分析。该工作的主要目的是想要通过改善蓝色钻石内部的缺陷,提高蓝色钻石的晶体质量和导电性能。