材料一般是以固体状态使用的，固体的状态有结晶态、多晶态和非晶态三种，另外还有由它们组合而成的复合态。其中结晶态和非晶态这两种状态的主要特征介绍如下：
这里的结晶态是指单晶体而言。单晶体是原子在三维空间星周期性的无限有序排列状态。这个周期的最小单位是单位晶胞或单位晶格，它是规定晶体形状和大小的基本单位。6个晶格常数组合起来共构成7个晶系。7个晶系包括有14种空间点阵，通过倒转、旋转和映象的宏观对称操作可组合为32种点群。在宏观对称操作外再加上平移轴、滑移对称面，螺旋对称轴等对称要素，32种点群又可组合成230个空间群。7个晶系中，任何一种都具有无对称中心的晶族。这种晶体的对称轴是具有方向性的对称轴。晶体的特点是，它的各种物理性质同对称性之间有着内在的联系。因此根据晶体的宏观对称性即可判断它所具有的某种物理特性。由晶体的宏观对称性出发讨论晶体、表现的某些物理性能，因不涉及到晶体内部的微观状态，所以也有人称该学科为“宏观固体物理学”或“晶体物理学”。[1]
原子在三维空间的排列呈杂乱无序的状态叫做非晶态或无定形。用作材料的非晶态物质主要是玻璃，所以又把非晶态称为玻璃态。某些结晶质原料加热熔化经冷却可形成玻璃。这时，熔成的熔体粘度大小是决定是否形成玻璃的主要因素。熔体的粘度大时，因其离子运动的自由度受到限制，在冷却过程中不会取有规律的排列而凝固，因而成为玻璃。但熔体的粘度小则不然，在冷却过程中，离子会排列成有序的状态而成为结晶质。[1]
多晶态是很多细小晶粒的集合，是互相由界面相隔形成的聚集状态。晶粒可以由微米级到毫米级的各种大小，晶粒的成分和结构可以是同一种的，也可以是不同种类的。界面可以是两个晶粒直接接触形成的，也可以由玻璃态物质或其他杂质以及介入在其间的空气层形成。多晶态的特点是，它的各种性能不仅是由构成它的晶粒所决定，同时晶界的性质也起着重要的作用。此外，晶粒因是混乱排列的，从总体来看不象单晶体那样具有明显的方向性，所以物性一般表现为各向同性。不过，当晶粒充分大，或者有意将晶粒按一定方向排列时，也可显示出晶粒本身所固有的各向异性。在晶粒间界上，存在的物质或气孔，对晶粒本身固有的性质或性能起着缓和作用。天然产物的矿石、金属和陶瓷材料都是多晶态。如图《多晶态的聚合状态及显微结构》所示：[1] 多晶态的聚合状态及显微结构
已经研制出许多在不同的衬底上沉积多晶态金刚石薄膜的工艺。虽然较高的沉积温度(大约900℃)和较高的应力(几百MPa，甚至达GPa)限制了金刚石在微机械加工中的应用，但由于它硬度高、导热性好，在许多应用领域中，这种材料还是很有吸引力的。