金刚石薄膜一般都是多晶结构。由于表面能大,产生较高的表面粗糙度，这是由于金刚石薄膜中的晶粒尺寸比较大，一般晶粒平均尺寸在 1μm 到几十微米之问，这将严重影响金刚石薄膜在光学和电子学方面的应用。为了克服这个缺点，必须减小金刚石薄膜晶粒尺寸，虽然机械抛光可以减小表面粗糙度，但金刚石薄膜非常硬很难抛光。因此,制备纳米级尺寸金刚石薄膜将成为非常有效的途径。
实现纳米金刚石薄膜沉积的条件：首先,要有非常高的成核密度，如果金刚石薄膜的粒尺寸小于100 nm,则其晶粒密度大约为 10¹⁰/cm²，这样金刚石薄膜的形核密度至少不小于10¹⁰/cm²。实际上,要真正实现纳米金刚石薄膜的沉积，金刚石的形核密度应该在10¹⁰/cm²以上。其次，要有非常高的二次成核率来抑制金刚石晶粒的长大以获得纳米级的金刚石薄膜。如果在金刚石生长的过程中没有二次成核，则随着晶核的长大,经过一定时间后成为微米金刚石薄膜(MCD);在成核密度很高的情况下也会成为晶粒尺寸小于 100 nm 的纳米金刚石薄膜(NCD);当薄膜的生长过程中具有相当数量的二次形核速率时，薄膜的生长过程伴随着小晶体的生长和在生长的晶面上二次形校成新的晶体，则会成为晶粒尺寸为3~5 nm 的超纳米金刚石薄膜(UNCD)。但大多数文献对NCD 和 UNCD 不作区别。由于在 MCD 生长过程中，过量的H优先刻蚀sp²相，从而稳定金刚石相而抑制了二次成核，因此可以通过减少氨的比例使得在生长的晶面上允许一些sp²碳的存在以产生新的成核位。国内外学者往往通过采用对衬底进行不同预处理、加负偏压,以及调整沉积工艺参数(气体成分、温度、压力)等手段,或者多种方法联合使用来提高形核密度或提高二次形核率，以达到制备纳米金刚石薄膜的目的。
