CVD法制备单晶金刚石的现状及研究进展
CVD金刚石刀具的研究与应用
CVD金刚石刀具的研究与应用CVD金刚石（Chemical Vapor Deposition Diamond）是一种利用化学气相沉积技术合成的人工金刚石材料。
与天然金刚石相比，CVD金刚石具有独特的优势和广泛的应用领域。
本文将重点介绍CVD金刚石刀具的研究与应用。
CVD金刚石刀具具有极高的硬度、耐磨性和化学惰性。
这些特性使其在各种切削、磨削和打磨应用中具有优势。
其强大的切削能力可以在高速切削工况下实现高效率的加工。
与传统硬质合金和陶瓷刀具相比，CVD金刚石刀具的寿命更长，切削性能更稳定。
首先，CVD金刚石刀具在加工硬脆材料方面具有独特的应用优势。
硬脆材料如陶瓷、玻璃和石英等在传统切削方法下容易引起破碎和损伤。
而CVD金刚石刀具的高硬度和尖端设计可以降低加工过程中的切削力，减小材料的损伤风险。
此外，CVD金刚石刀具还可以实现微米级甚至纳米级的精确加工，适用于高精度的制造领域。
其次，CVD金刚石刀具在高温、高速加工领域具有广泛应用。
由于CVD金刚石的热导率高，热膨胀系数小，能够在高温工况下保持较好的切削性能。
因此，CVD金刚石刀具常用于高速铣削、高温磨削和高温腰切等加工领域。
其优秀的热稳定性使其可以在高温合金、陶瓷复合材料和石墨等高温材料的加工中发挥优势。
此外，CVD金刚石刀具还具有较高的化学惰性。
在加工工艺中，有些材料容易粘附在刀具表面，降低切削质量和效率。
而CVD金刚石刀具具有良好的抗粘附性，能够有效降低切削力，延长工具寿命。
CVD金刚石刀具的研究主要包括材料制备技术、切削工艺优化和刀具设计等方面。
材料制备技术包括CVD方法和热压合成等。
CVD方法是目前主流的CVD金刚石刀具制备技术，能够在大面积基底上均匀生长金刚石薄膜。
切削工艺优化包括切削参数的优化和切削液的选择等，通过合理的工艺参数和润滑措施，可以更好地发挥CVD金刚石刀具的性能。
刀具设计方面，可以通过改变刀具几何形状和刀具涂层结构等，进一步提高刀具的性能。
CVD金刚石市场分析报告
CVD金刚石市场分析报告1.引言1.1 概述概述:CVD金刚石是一种由化学气相沉积（CVD）技术制备的人造金刚石，具有优异的物理和化学性能，在工业和科学领域具有广泛的应用。
随着CVD技术的不断成熟和发展，CVD金刚石的市场需求逐渐增大，成为各个领域关注的热点之一。
本报告将对CVD金刚石市场进行全面分析，以帮助读者了解市场的发展现状、未来趋势和竞争格局。
通过本报告的研究，我们将为相关行业提供决策参考，促进CVD金刚石市场的健康发展。
1.2 文章结构文章结构部分：本报告分为三大部分，包括引言、正文和结论。
引言部分主要介绍了本报告的背景和目的，以及对CVD金刚石市场进行分析的意义和重要性。
正文部分将重点介绍CVD金刚石的生产过程、应用领域和市场现状，通过对相关数据和趋势的分析，深入探讨CVD金刚石市场的现状和发展情况。
结论部分将对CVD金刚石市场的发展趋势和竞争格局进行总结和展望，对市场未来发展提出一定建议和预测。
整个报告的结构清晰明了，内容丰富全面，能够为读者提供全面了解CVD金刚石市场的信息和洞察。
1.3 目的:本报告旨在对CVD金刚石市场进行全面深入的分析，旨在揭示CVD 金刚石的生产过程、应用领域和市场现状。
通过对市场发展趋势和竞争格局的研究，为投资者、生产商、消费者提供全面的市场信息和发展建议。
同时，通过对市场的深入剖析，为CVD金刚石的产业链上下游企业提供决策参考，促进产业的健康发展和可持续增长。
1.4 总结总结部分：通过对CVD金刚石市场的分析，我们可以看出，CVD金刚石作为一种新兴材料，具有广泛的应用前景和巨大的市场空间。
在生产过程方面，技术不断创新和成熟，使得CVD金刚石的生产成本得到了有效控制，生产规模也在不断扩大。
在应用领域方面，CVD金刚石已经成功应用于机械加工、电子材料、医疗器械等领域，并且未来还会有更多潜在的应用领域。
目前市场现状表明，CVD金刚石市场需求持续增长，价格稳定，市场竞争激烈。
高纯低位错密度单晶金刚石的制备与表征
一、概述单晶金刚石是一种非常硬的材料，具有优异的热导率、化学稳定性和耐腐蚀性，因此在工业领域中具有广泛的应用前景。
在单晶金刚石的制备过程中，位错密度是一个非常重要的参数，高纯低位错密度的单晶金刚石具有更优异的力学性能和光学性能。
本文将探讨高纯低位错密度单晶金刚石的制备与表征。
二、高纯低位错密度单晶金刚石的制备1. 化学气相沉积（CVD）法制备化学气相沉积（CVD）法是目前制备单晶金刚石的主要方法之一。
该方法通过在反应室中生成高温高压的热平衡环境，使金刚石晶种在金属基底上沉积形成单晶金刚石。
在CVD法中，控制气相中的原料浓度、反应温度和压力是制备高纯低位错密度单晶金刚石的关键。
2. 高温高压合成法制备高温高压合成法是另一种常用的单晶金刚石制备方法。
该方法通过在高温（>1500°C）和高压（>5GPa）下，利用碳源材料和金属催化剂在金刚石的热稳定性区域合成单晶金刚石。
在高温高压合成法中，原料纯度、反应温度和压力均对产物的位错密度有较大影响。
三、高纯低位错密度单晶金刚石的表征1. X射线衍射分析X射线衍射分析是一种常用的单晶金刚石晶体结构表征方法。
通过观察X射线在样品表面的衍射图案，可以得到金刚石晶体的结晶形貌、晶胞参数和晶面取向等信息，为研究位错密度提供重要依据。
2. 电子显微镜观察电子显微镜是一种高分辨率的表征技术，可以观察到金刚石晶体内部的位错结构和缺陷状况。
透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）是常用的电子显微镜观察方法，能够提供金刚石晶体的高清晰度图像，并可通过图像处理方法定量分析位错密度。
3. Raman光谱分析Raman光谱是一种用于分子振动和晶格结构分析的表征技术，对于金刚石晶体的位错密度和晶体结构具有较高的灵敏度。
通过分析Raman 光谱的峰位、峰型和强度，可以推断金刚石晶体的结构完整性和位错密度情况。
四、高纯低位错密度单晶金刚石的应用前景由于高纯低位错密度的单晶金刚石具有优异的力学性能和光学性能，因此在多个领域具有广泛的应用前景。
化学气相沉积法合成单晶体金刚石实验探索的开题报告
化学气相沉积法合成单晶体金刚石实验探索的开题报告一、选题的背景金刚石是一种高硬度、高热导率、高透明度等优异性能的材料，广泛应用于珠宝、工具、电子等领域。
其中，单晶体金刚石因其无晶界、无缺陷等特殊性质，被认为是最理想的材料，具有非常广阔的应用前景。
然而，传统的金刚石制备方法存在着生长速度慢、成本高等问题，大规模产出单晶体金刚石的生产难度极大。
因此，针对如何高效地制备单晶体金刚石的研究备受关注。
化学气相沉积法（CVD）由于其高效、可控、低成本等优点，在金刚石、石墨烯、碳纳米管等领域得到了广泛应用。
然而，在CVD合成单晶体金刚石方面，仍然存在着一些问题，如杂质控制、晶体生长方向控制等方面的挑战。
因此，探索如何优化CVD合成单晶体金刚石的方法具有重要的意义。
二、研究的目的和意义本研究旨在探索CVD法合成单晶体金刚石的方法，通过尝试不同工艺参数和材料掺杂等方法，优化金刚石晶体的生长和方向控制，同时提高其质量和晶体度。
该研究有助于解决CVD合成单晶体金刚石的难题，进一步提高金刚石材料的质量和工业应用价值，具有重要的科研和实用价值。
三、研究内容和方法本研究将采用化学气相沉积法，以金属镁和碳源气体为原料，通过改变反应温度、压力、流量等工艺参数，探索金刚石晶体的生长过程和晶体度的控制方法。
同时，考虑到杂质对金刚石生长的影响，我们将尝试添加不同的材料掺杂，如N、S、B等元素，以改善晶体质量和晶体方向控制。
最后，我们将利用扫描电镜、X射线衍射仪等技术对合成的金刚石单晶进行表征分析，验证其材料性能和结晶质量。
四、预期成果通过本研究，我们预计可以合成质量较高、控制性较好的单晶体金刚石，并深入探究其生长机制和晶体度控制的关键因素，为进一步提高金刚石合成的效率和质量奠定更好的基础。
同时，本研究的成果也将为金刚石在珠宝、工具、电子等领域的应用提供更好的材料支持，具有非常重要而实际的应用价值。
CVD金刚石膜生产建设项目可行性研究报告
CVD金刚石膜生产建设项目可行性研究报告项目背景CVD金刚石膜是一种由化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD）技术制成的薄膜。
它具有高硬度、高导热性、低摩擦系数、化学惰性等优点，在许多领域有广泛的应用前景，如工具刀片、电子器件、医疗器械等。
由于其特殊的物理和化学特性，CVD金刚石膜的生产具有较高的技术要求和成本。
项目概述本项目拟建设一个CVD金刚石膜生产工厂，预计投资20亿元人民币。
主要生产包括多晶金刚石膜、单晶金刚石膜以及其他金刚石相关产品。
项目选址在已有的工业园区内，占地100亩，总建筑面积3万平方米。
可行性分析1.市场需求：CVD金刚石膜在多个领域有广泛的应用需求，尤其是高精密工具、电子器件等市场规模巨大，有较大的增长潜力。
2.技术：CVD金刚石膜的生产技术涉及较多的工艺和设备。
本项目由具有相关技术经验的工程师组成的研发团队完成工艺研究和设备配置，具备较高的技术实力。
3.资金投入：项目投资20亿元人民币，主要用于建设厂房、购买设备、研发费用等。
根据初步估算，项目的投资回收期为7年左右。
4.竞争环境：目前市场上已有一些CVD金刚石膜生产企业，但由于该技术要求较高，竞争对手相对有限。
同时，本项目通过技术优势和产品质量的提升，可以在市场上占据一定的份额。
5.政策支持：近年来，政府对新材料产业的支持力度不断加大。
本项目可以通过申请国家和地方的相关科技创新与产业升级的政策支持，降低项目的风险与成本。
可行性结论基于以上的分析，本项目具有一定的可行性和发展前景。
通过合理的市场定位、技术创新、资源整合等措施，可以有效提高产品的竞争力，满足市场需求。
同时，政府的政策支持和市场的潜在增长空间也为项目的成功发展提供了良好的外部环境。
因此，推进CVD金刚石膜生产建设项目具有相当的可行性。
CVD金刚石薄膜技术发展现状及展望(上)
CVD金刚石薄膜技术发展现状及展望(上)I. 引言A. CVD金刚石薄膜技术简介B. 目的和意义II. CVD金刚石薄膜技术的发展历程A. 早期CVD金刚石薄膜技术B. 发展阶段C. 现代CVD金刚石薄膜技术III. CVD金刚石薄膜技术的研究进展A. 影响金刚石薄膜质量的主要因素B. CVD金刚石薄膜的合成方法C. CVD金刚石薄膜的特性和应用IV. CVD金刚石薄膜技术的挑战和机遇A. 挑战B. 机遇V. 展望A. 未来的研究方向B. 实际应用的前景VI. 结论A. 总结CVD金刚石薄膜技术的进展B. 展望其未来的发展趋势I. 引言CVD金刚石薄膜技术是一种高新材料技术，它是通过将气态前体转化为固态金刚石，并在基底上生长形成金刚石薄膜。
CVD金刚石薄膜技术在磨削、切削、钻孔、陶瓷刀片、热处理等领域具有广泛的应用，是高科技领域的重要组成部分。
自20世纪80年代以来，CVD金刚石薄膜技术发展迅速，并逐步成为实现高精度磨削、加工和电子材料等领域需要的高性能材料之一。
本文将探讨CVD金刚石薄膜技术的发展历程、研究进展、挑战和机遇，以及未来的发展前景。
II. CVD金刚石薄膜技术的发展历程A. 早期CVD金刚石薄膜技术CVD金刚石薄膜技术最早起源于20世纪50年代，当时研究人员尝试将钻石立方晶型中的非晶碳沉积于硅晶体表面，但是固体碳薄膜在表面温度较高时很容易退火，而且成分不稳定，这限制了该技术的进一步发展。
B. 发展阶段20世纪70年代，随着CVD技术的发展，研究人员开始探索构建高品质金刚石薄膜制备技术，这标志着CVD金刚石薄膜技术进入了新的发展阶段。
80年代，美国和日本的研究团队先后报道了成功的金刚石薄膜合成实验，这次的突破为CVD 金刚石薄膜技术的实用化奠定了基础。
90年代，随着纳米技术的发展，研究人员对金刚石薄膜在纳米尺度下的性质进行了深入研究，使得CVD金刚石薄膜技术更加完善成熟。
C. 现代CVD金刚石薄膜技术随着科技的不断更新，CVD金刚石薄膜技术也不断得到提高和完善。
宝石级单晶金刚石外延生长的研究
宝石级单晶金刚石外延生长的研究金刚石作为一种高硬度、高耐磨、高导热性能的材料，在工业、科研和珠宝等领域都有广泛的应用。
而宝石级单晶金刚石则是其中的顶级产品，具有更高的纯度和更优异的性能。
因此，如何实现宝石级单晶金刚石的高效制备一直是材料科学领域的研究热点之一。
本文将介绍宝石级单晶金刚石外延生长的研究进展和相关技术。
一、宝石级单晶金刚石的外延生长原理外延生长是一种基于晶体生长原理的制备方法，其基本思想是在晶体表面上沉积原子或分子，使其在表面上有序排列并逐渐形成晶体。
宝石级单晶金刚石的外延生长主要采用化学气相沉积法（CVD）。
CVD法是一种在高温高压下利用气相反应在基底表面沉积薄膜的方法，其基本原理是在反应室中提供一定浓度的气态反应物，将其输送到基底表面，通过化学反应在表面上形成薄膜。
在宝石级单晶金刚石的外延生长中，通常采用金属热解法，即在高温下使金属反应生成金刚石并在基底表面沉积形成薄膜。
金属热解法不仅可以制备金刚石薄膜，还可以制备金刚石单晶。
二、宝石级单晶金刚石外延生长的技术路线宝石级单晶金刚石的外延生长通常采用以下技术路线：1. 基底制备基底是金刚石外延生长的关键，其质量和结构对金刚石薄膜的质量和结构有很大影响。
目前常用的基底材料有金刚石、SiC、Mo、W 等。
其中金刚石基底是最常用的，其表面必须经过化学处理，以去除表面的氧化物和其他杂质，保证金刚石薄膜的纯度和质量。
2. 金属热解反应金属热解反应是制备金刚石薄膜和单晶的关键步骤。
在金属热解反应过程中，金属和碳源（通常为甲烷）在高温下反应生成金刚石。
反应温度通常在1200℃以上，反应时间根据反应器的尺寸和反应条件而定。
在反应过程中，还需要控制反应气氛和气压，以保证金刚石的纯度和晶体结构。
3. 金刚石薄膜生长金刚石薄膜的生长需要在金属热解反应的基础上进行。
通常采用低温高速生长法，即降低反应温度和增加反应气压，以提高金刚石的生长速率和晶体质量。
生长过程中还需要控制反应气氛、气压和金刚石生长速率等参数，以保证金刚石薄膜的质量和厚度。
大尺寸cvd单晶金刚石机械化学抛光机理研究
大尺寸CVD单晶金刚石机械化学抛光机理研究报告1. 研究目标本研究旨在深入探究大尺寸化学气相沉积（CVD）单晶金刚石的机械化学抛光机理。
通过实验和理论分析，研究金刚石表面的化学反应和机械磨削过程，揭示机械化学抛光对大尺寸CVD单晶金刚石的表面质量和形貌的影响机制，为金刚石抛光工艺的优化提供理论依据。
2. 方法2.1 实验设备和样品准备本研究采用大尺寸CVD单晶金刚石作为实验样品。
样品表面采用典型的金刚石切割工艺制备，确保表面平整度和质量一致。
实验设备包括机械化学抛光机、电解液、磨削盘和电源等。
2.2 实验步骤1.将CVD单晶金刚石样品固定在机械化学抛光机的磨削盘上。
2.调节机械化学抛光机的参数，如负载、转速和磨削时间等，进行机械化学抛光实验。
3.实时监测抛光过程中的电流、电压和力等参数，并记录数据。
4.抛光结束后，取下金刚石样品，进行表面形貌和质量的表征。
2.3 理论分析基于实验结果，采用化学反应动力学和磨削力学理论，建立机械化学抛光的数学模型。
通过模型计算，分析抛光过程中的化学反应速率、磨削深度和表面质量等参数的变化规律。
3. 发现3.1 抛光参数对表面质量的影响实验发现，机械化学抛光参数（如负载、转速和磨削时间）对大尺寸CVD单晶金刚石的表面质量有显著影响。
适当增加负载和转速可以提高抛光效果，但过高的负载和转速会导致表面粗糙度增加。
同时，适当增加磨削时间可以进一步改善表面质量，但过长的磨削时间会导致表面形貌不均匀。
3.2 化学反应动力学分析理论分析发现，机械化学抛光过程中的化学反应速率与电流和电压呈正相关关系。
化学反应速率随着电流和电压的增加而增加，但存在一个临界值，超过该临界值后化学反应速率不再显著增加。
同时，化学反应速率与磨削深度呈正相关关系，磨削深度随着化学反应速率的增加而增加。
3.3 表面质量与表面形貌的关系实验结果表明，机械化学抛光可以显著改善CVD单晶金刚石的表面质量。
抛光后的金刚石表面平整度提高，表面缺陷和残余应力减小。
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第 48 卷 第 9 期2019 年 9 月Vol.48 No.9Sep.2019化工技术与开发Technology & Development of Chemical IndustryCVD 法制备单晶金刚石的现状及研究进展潘红星1,2，范 波1,2，闫建明1,2，徐 帅1,2（1.郑州磨料磨具磨削研究所有限公司，河南 郑州 450001；2.超硬材料磨具国家重点实验室, 河南 郑州 450001）摘 要：单晶金刚石因其独特结构而具有优异的物理化学性能，在许多科学技术领域具有潜在的重要应用价值 ，被广泛应用于工业、科技、国防、医疗卫生等众多领域。
用化学气相沉积法实现高沉积速率、高质量、大面积的金刚石单晶的制备是目前研究的热点。
本文对化学气相沉积法制备单晶金刚石的机理进行了分析，对比了化学气相沉积法合成金刚石的几种主要方法，总结了其优缺点，在已有研究工作和生产经验的基础上提出了合理化的建议，为单晶金刚石的产业化提供有价值的参考。
关键词：单晶金刚石；化学气相沉积法；合理化；产业化中图分类号：TQ 164.8 文献标识码：A 文章编号：1671-9905(2019)09-0027-05作者简介：潘红星（1982-），男，河南濮阳人，硕士，工程师，主要从事生产质量管理，单晶、多晶金刚石材料制备及应用研发工作收稿日期：2019-06-10金刚石独特的结构，使其在力学、热学、光学、电学、声学、电化学等方面拥有着许多其他材料无可比拟的优异性能，是推进21世纪工业发展必不可少的材料之一[1]，被广泛应用于钻石首饰、工业、科技、国防、医疗卫生等诸多领域。
金刚石是热导率高达22W·(cm·K)-1的间接带隙半导体材料，室温下的电子和空穴迁移率高达 4500cm 2·(V·s)-1和3800cm 2·(V·s)-1 [2]，比第三代半导体材料GaN 和SiC 明显高得多。
金刚石的电子能带结构特殊，且禁带宽度达到5.6eV，是极佳的宽带隙半导体材料[3]。
金刚石由碳元素组成，而碳元素是生物体的主要成分，所以金刚石是生物相容性非常好的生物材料[4]。
有关金刚石应用研究的报道在大功率激光窗口、传感器、探测器、电力功率器件、高功率微波器件、声表面波器件、微机电系统（MEMS）和纳机电系统（NEMS）等领域的研究中均可见到[5-6]。
化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD）作为薄膜化学制备技术，被广泛应用于材料的制备，是用于合成单晶金刚石的重要方法。
采用CVD 法获得的高质量单晶金刚石，可以达到完全无色透明，通过精确的工艺过程控制，几乎可以实现无杂质。
在生长过程中有选择性地通入掺杂气体，可以制备出多种有色金刚石。
虽然半导体金刚石材料的生长和器件研制仍面临诸多困难，但可预测，半导体金刚石材料及器件的应用极可能给科学技术带来重大变革[7-8]。
随着金刚石制备技术的发展和使用规模的扩大，高性能、高品质的大单晶和多晶金刚石的制备，受到世界各工业发达国家的高度重视，并对其制备技术进行广泛的研究。
目前能够应用于半导体领域的CVD 金刚石的产量非常低，天然金刚石数量的稀缺和高昂的价格，使其无法满足工业生产的需要，大单晶和多晶金刚石的生产已经非常迫切。
本文基于CVD 金刚石的发展现状，分析CVD 合成金刚石的工艺流程和合成机理，提出了CVD 金刚石制备产业化的合理化建议。
1 CVD 法制备金刚石的工艺流程及制备机理1.1 工艺流程CVD 法制备单晶金刚石工艺流程图见图1。
图1 CVD 法制备单晶金刚石工艺流程图1.2 合成机理分析采用CVD 法生长金刚石的物理和化学机理十综述与进展28化工技术与开发 第 48 卷分复杂，其过程主要包括反应气体的激发和活性物质的沉积两步（图2）（基于CH 4-H 2体系）。
反应气体首先扩散到基片附近的激发区，气体获得能量而激发，激发气体离解为各种粒子、原子、离子和电子，气体温度达到数千摄氏度。
经过激发区后，反应基团接着经历一系列复杂的化学反应，最终扩散沉积到基片表面[9]。
图2 化学气相沉积生长金刚石的气体激发和沉积过程CVD 金刚石的制备机理[10]可用如下反应方程式来描述：C (气相) + Mp →C (金刚石) + Mf （1）其中，Mp 和 Mf 分别为发生反应前、后的第三体。
H →1 /2 H 2（2）合并式(1)和式(2)，并用x 来调控反应的能量变化，则：C (石墨) + x H·+ Mp → x /2 H 2 +C (金刚石) + Mf（3）可见，x 取值不同，式(3)的吉布斯自由能变化ΔG 3则不同。
当x 为超平衡原子氢浓度[H·]sup 的单调函数时，即：x =F (Δ[H·] )，以及Δ[H·]=[H·]气相- [H·]衬底=[H·]sup ，式(3)的ΔG 3 才能为负。
CVD 法制备金刚石的沉积速率和品质在绝大多数情况下相互矛盾、相互平衡。
Goodwin 等[11-12]指出，CVD 金刚石的沉积速率和金刚石的质量均与穿过边界层到达沉底表面的原子氢浓度有关：1139[CH ][H]1.510310[H]G −=×××+（4）[def ]（5）式（4）、（5）中，G 为金刚石膜沉积速率，[CH 3]为甲基浓度，[H]为原子氢浓度，[def]为缺陷密度。
高原子氢浓度可以刻蚀掉更多的非金刚石碳，从而有可能使用更高的甲烷浓度，在不影响金刚石膜质量的情况下提高沉积速率。
因此，高原子氢浓度能同时提高金刚石膜的沉积速率和质量，而单纯地增加甲烷浓度，则会在提高金刚石膜沉积速率的同时，降低金刚石膜质量[13]。
2 CVD 合成单晶金刚石的技术方法对比分析CVD 单晶金刚石的主要制备方法包括微波等离子体CVD 法（MPCVD）、直流等离子体CVD 法、热丝CVD 法（HFCVD）、燃烧火焰CVD 法（CFCVD）等，具体见表1。
表1 CVD 制备单晶金刚石的主要方法对比[14]方法优点缺点微波等离子体CVD 法质量非常高，沉积参数稳定，沉积面积大设备价格昂贵，沉积速率较低，在复杂形状衬底上沉积困难直流等离子体CVD 法质量高，沉积面积较大，工艺参数难控制电力和气体消耗量大，电极污染热丝CVD 法（HFCVD）装置简单，成本低，沉积面积较大沉积速率低，有污染，形貌不稳定燃烧火焰CVD 法（CFCVD）装置简单，设备成本低，沉积速率高沉积面积小，形貌不稳定，均匀性差，容易发生回火熄火现象2.1 微波等离子体CVD 方法（MPCVD ）依据腔体的不同，MPCVD 装置主要有石英管式、石英钟罩式、圆柱谐振腔式、椭球谐振腔式等几种。
最初的石英管式腔体受制于腔体本身的尺寸，为保证设备的安全性与样品的成膜质量，会尽量避免等离子体与石英管之间的接触。
目前在CVD 金刚石研究领域中，石英管式装置正逐渐被性能更好的石英钟罩式装置和圆柱谐振腔式装置所取代。
MPCVD 装置结构见图3[15]。
MPCVD 法利用微波能量激发和分解气体，分解的气体基团在基体表面发生气相化学反应，从而生长金刚石。
电子在微波高频电场作用下产生急剧震荡，促进气体分子之间的碰撞，使气体产生较高的离化比。
由于整个气氛大部分是氢气，因此可以产生过饱和原子氢，有利于金刚石薄膜的生长[16-17]。
采29第 9 期 潘红星：CVD法制备单晶金刚石的现状及研究进展用无电极放电等离子体激发方式，可几乎完全避免电极和器壁的污染，微波放电又十分稳定，所产生的等离子体中的电子温度达上万摄氏度，而离子温度却非常低，最大动能较低，不会对衬底产生很大的冲击，有利于均匀外延生长，因此是一种高质量的金刚石膜沉积方法。
2.2 直流等离子体CVD 法直流电弧等离子体作为接近热力学平衡的等离子体，其温度可达10000 K 以上，能够在很大程度上分解活化原料气体，产生高浓度的原子氢和活性碳氢化合物，因而能够以很快的速率生长金刚石。
该制备方法的装置结构见图4[18]。
1267893451.阴极；2.阳极；3.磁场；4.等离子体射流；5.基片；6.进气口；7.真空室；8.水冷沉积台；9.真空系统图4 直流电弧等离子体喷射CVD 法示意图Kurihara 等人[19]首次成功采用DC arc plasma jet CVD 法实现了金刚石膜的生长。
由于通常的DC arc plasma jet CVD 法的沉积面积很小，电弧放电存在均匀性和稳定性差的缺点[20]，而且难以避免电极的污染等问题，所以在单晶金刚石的外延生长中没有太大的优势。
但是近年来DC arc plasma jet CVD法也开始应用于单晶金刚石的同质外延，并取得较好的进展[21] 。
2.3 热丝CVD 法（HFCVD ）HFCVD(Hot Filament CVD，HFCVD)法是合成金刚石最早的CVD 方法之一，典型的热丝CVD 装置如图5所示[22]。
HFCVD 法要求热丝材料能够在2000℃以上的温度下保持稳定，高温下金属丝不挥发或者挥发量很少。
HFCVD 法沉积金刚石，通常在较低的气压(几个torr 到数十个torr 之间)、低碳源浓度下进行，热丝的温度一般超过2000℃，衬底温度一般不低于700℃[23-25]，通常采用钨丝和钽丝作为热丝材料。
Gas inletGas showerHot wireHolder of bot wire Baffle HeaterPump system图5 热丝CVD 设备结构示意图热丝CVD 法需要控制的因素较多，任何一个因素控制不好，就会得到质量不好的金刚石薄膜，甚至沉积不出金刚石薄膜。
另外，由于热丝法制备金刚石需要用钨丝等作为热源，高温下的金属丝对氧化性和腐蚀性气体很敏感，同时金属丝在高温碳化后会变脆，容易断裂，且金属丝在高温下难免会有所挥发，沉积到金刚石表面，从而在晶体中引入杂质，影响金刚石的品质，因此限制了HFCVD 法的应用。
但是HFCVD 法的原理相对简单，易于操作。
近来Shinya Ohmagari 等人[26]就使用HFCVD 法沉积出了质量较好的单晶金刚石膜，但其沉积速率和均匀性仍有待提高。
此方法因热丝蒸发会造成污染，所以HFCVD 并不是制备金刚石的主流方法[27]。
2.4 燃烧火焰CVD 法（CFCVD ）火焰沉积法是工具级金刚石膜的最为常用的一种制备方法，通常采用氧-乙炔火焰（还原性火焰）进行金刚石沉积，氧-乙炔火焰温度能够达到2000~3550K。
其反应机理是：含碳气氛和氢气在热丝高温作用下分解离化后产生碳基团和原子氢，通过相互作用，促使构成金刚石的sp 3 杂化C-C 键形成，在基片表面沉积，从而获得高质量的金刚石薄膜。