等离子体合成金刚石
mpcvd金刚石膜的拉曼光谱学
一、概述金刚石是一种极具硬度和热导率的材料，因其在各种工业和科学领域具有重要的应用价值。
金刚石膜的制备方法中，微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）技术因其制备速度快、成本低、质量稳定等优势，被广泛应用于金刚石膜的制备中。
拉曼光谱学作为一种非破坏性的表征手段，对金刚石膜的结构和性质具有重要的研究价值。
本文将就MPCVD金刚石膜的拉曼光谱学进行探讨。
二、MPCVD金刚石膜的制备1. MPCVD技术的基本原理MPCVD是一种利用微波等离子体在化学气相沉积过程中产生的活性碳原子来沉积金刚石薄膜的技术。
其基本原理是利用微波的电磁场激发离子体，使之发生电离和激发状态转变，从而产生活性碳原子。
这些活性碳原子在沉积表面上发生化学反应，生成金刚石薄膜。
2. MPCVD金刚石膜的制备步骤制备MPCVD金刚石膜包括基板表面的清洁、金刚石种子层的沉积、金刚石膜的沉积等步骤。
其中金刚石种子层的沉积是制备金刚石薄膜的关键步骤。
三、拉曼光谱学在金刚石膜研究中的应用1. 拉曼光谱的基本原理拉曼光谱是一种通过材料与激发光产生的散射光的频率差来研究物质结构和性质的方法。
在拉曼光谱中，激发光与样品分子发生相互作用后，会产生散射光。
散射光中比入射光频率低的被称为斯托克斯线，而比入射光频率高的被称为反斯托克斯线。
2. 拉曼光谱在金刚石膜研究中的应用拉曼光谱学在金刚石膜研究中，主要用于分析金刚石薄膜的晶体结构、内应力、非晶含量和氢杂质等。
通过观察拉曼光谱峰的强度、位置和形状变化，可以对金刚石薄膜的质量和结构特征进行表征。
四、MPCVD金刚石膜的拉曼光谱学研究现状目前国内外已有大量学者对MPCVD金刚石膜的拉曼光谱学进行了深入研究。
根据文献报道，MPCVD金刚石膜的拉曼光谱主要包括特征拉曼峰、线宽和位置等参数的研究。
五、MPCVD金刚石膜的拉曼光谱学研究存在的问题和挑战1. 样品表面形貌不均匀由于MPCVD金刚石膜在制备过程中容易出现表面粗糙和颗粒堆积等问题，导致样品表面形貌不均匀，进而影响了拉曼光谱的测试结果。
cvd金刚石生长原理
cvd金刚石生长原理嘿，各位，今天咱们就来聊聊这个cvd金刚石生长原理。
说起金刚石，那可是贵重玩意儿，它硬、它闪，几乎成了高贵的代名词。
我呢，今天就从一个小白的角度，给你说说这金刚石是怎么从无到有、从小变大、从黑到亮的。
首先，你得知道，金刚石它不是从石头里蹦出来的，也不是从天上掉下来的。
它得靠人工，就是那个cvd技术。
cvd全称化学气相沉积，简单来说，就是往一个玻璃容器里灌点气，再弄个激光或者等离子体一照，让那些气分子在玻璃表面慢慢变成金刚石。
这过程有点像种花儿，你得先准备好土壤，然后把种子埋进去，浇浇水，晒晒太阳，种子就能慢慢长大。
cvd金刚石生长原理也差不多，只不过种的是金刚石“种子”，浇的是气体“雨水”，晒的是激光“阳光”。
咱们先说说这个种子。
金刚石种子就是碳原子，它得是纯碳，这样才能保证生长出来的金刚石是干净的。
这碳原子可不是随便就能找到的，得从石油、煤炭或者天然气里提炼出来。
提炼出来后，还得经过纯化，保证里面的杂质少，这样才能种出好种子。
接下来，就是气体。
cvd技术里常用的气体有甲烷、乙炔、丙炔等。
这些气体都是碳氢化合物，跟碳原子一样，都是金刚石生长的重要原料。
这些气体在容器里，通过激光或者等离子体的激发，会发生化学反应，把碳原子一个个地往玻璃表面粘附，逐渐形成金刚石。
这个过程挺慢的，得十天半个月的。
你想想，种花儿还得一段时间呢，种金刚石当然更慢了。
不过，这金刚石长得可不一样，它不像花儿那样，只是长得快。
金刚石长得是又硬又闪，那可是一项技术活儿。
好了，说到这儿，你可能还有点懵。
我再给你举个简单的例子。
想象一下，你把一罐二氧化碳放那儿，然后给它加个激光，那二氧化碳里的碳原子就会慢慢往玻璃表面跑，最后形成一层薄薄的金刚石。
这就是cvd金刚石生长原理的一个简单版。
当然，这只是一个粗略的描述，cvd技术还有很多细节和难点。
比如说，怎么控制生长速度、怎么保证金刚石的质量、怎么提高产量等等。
不过，这些都是我一个小白能理解的范围，咱们就先说到这儿吧。
直流电弧等离子体法制备金刚石
直流电弧等离子体法制备金刚石金刚石是一种非常坚硬的材料，因其具有极高的硬度和导热性能而被广泛应用于工业和科学领域。
然而，金刚石的制备过程并不简单，需要特殊的技术和设备。
直流电弧等离子体法是一种常用的制备金刚石的方法之一。
直流电弧等离子体法是利用等离子体的高温和高压环境来实现金刚石的合成。
等离子体是一种高度电离的气体，其中的电子和离子被高能电子或电磁辐射激发而获得高能量。
通过在等离子体环境下施加高压和高温，可以促使碳源原子重新排列形成金刚石晶体。
在直流电弧等离子体法中，首先需要准备一个合适的碳源。
通常使用的碳源有石墨、纳米碳管等。
然后，在高压和高温的条件下，利用电弧等离子体的高能量将碳源原子激发，使其转变为高能态，然后在冷却过程中重新排列形成金刚石晶体。
直流电弧等离子体法的制备金刚石过程中，有几个关键的参数需要控制。
首先是温度和压力。
金刚石的合成需要高温和高压的环境，通常温度在2000度以上，压力在5兆帕以上。
其次是电弧电流和电压的控制，这两个参数直接影响等离子体的能量和稳定性，进而影响金刚石晶体的形成。
此外，碳源的纯度和形状也会对金刚石的制备产生影响。
直流电弧等离子体法制备金刚石具有一定的优势。
首先，该方法可以在相对较短的时间内实现金刚石的合成，生产效率较高。
其次，该方法制备的金刚石晶体通常具有较大的尺寸和较高的质量，可以满足一些特殊应用的需求。
此外，该方法的设备相对简单，成本较低。
然而，直流电弧等离子体法也存在一些挑战和限制。
首先，该方法制备的金刚石晶体通常包含一定的杂质和缺陷，影响其性能。
其次，该方法的操作条件较为苛刻，需要高温高压的环境，设备成本较高。
此外，该方法的产能相对较低，难以满足大规模生产的需求。
总结起来，直流电弧等离子体法是一种制备金刚石的常用方法，通过利用等离子体的高温高压环境来实现金刚石的合成。
该方法具有生产效率高、晶体质量好等优点，但也存在一些挑战和限制。
未来，随着科学技术的不断进步，相信直流电弧等离子体法在金刚石制备领域将有更广阔的应用前景。
等离子体cvd制备金刚石的方法
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微波等离子体化学气相沉积金刚石膜
微波等离子体化学气相沉积金刚石膜3胡海天 邬钦崇(中国科学院等离子体物理研究所,合肥 230031)盛 奕 建(中国科学技术大学无线电电子学系,合肥 230026)摘 要 微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)是制备金刚石膜的一个重要方法,能制备出表面光滑平整的大面积均匀金刚石膜.文章概述了MPCVD制备金刚石膜的情况,介绍了MPCVD制备金刚石膜装置的典型类型及其特点.在国内研制成功天线耦合石英钟罩式MPCVD制备金刚石膜装置,并在硅片上沉积出大面积均匀的优质金刚石膜.这种MPCVD装置对金刚石膜的开发应用具有重要意义.关键词 微波等离子体,化学气相沉积,金刚石膜Abstract Microwave plasma chemical vapor deposition(MPCVD)is an important method for diamond film preparation and the diamond films which have excellent surface flatness and large2scale uniformity.The typical types and features of MPCVD set2ups for preparing diamond films are described.An antenna coupled quartz immersion bell MPCVD set2up has been developed in china for the first time and excellent diamond films of large2 scale uniformity have been deposited on silicon wafers.K ey w ords microwave plasma,chemical vapor deposition,diamond film1 引言金刚石具有很多优异性能,如高硬度、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、高绝缘、宽能隙、载流子的高迁移率以及良好的化学稳定性等[1],因此金刚石膜在电子、光学、机械等工业领域有广泛的应用前景.近年来,在低气压和低温度下沉积金刚石膜已越来越受到人们的重视.热丝法、等离子体炬法、微波等离子体法和燃烧火焰法等被用来制备金刚石膜.这些方法在本质上都是用某种形式的能量来激励和分解含碳化合物气体分子,并在一定条件下使金刚石在基片表面成核和生长.这就是化学气相沉积(CVD)过程.微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)有许多特点:无内部电极,可避免电极放电污染;运行气压范围宽;能量转换效率高;可以产生大范围的高密度等离子体;微波和等离子体参数均可方便地控制等.所以,它是制备大面积均匀、无杂质污染的高质量金刚石膜的有开发前景的重要方法.美国ASTEX公司在1992年已经有MPCVD制备金刚石膜的商品装置(微波功率1.5kW和5kW)和全透明金刚石膜商品.West2 inghouse电气公司用MPCVD法在ZnS或ZnSe等高速航空器的红外传感器窗口表面沉积高质量的金刚石膜光学表面来防止雨、灰尘和风沙的侵蚀.他们在1991年已经制出直径为40mm的窗口.Crystallume公司在1990年用MPCVD法沉积金刚石膜,开发出直径为6mm、可经受105Pa的大气压差、可透过低能X 射线的窗口.这种窗口可探测到原子序数为5的B的低能X射线,从而可以取代只能通过原子序数为11的Na的X射线的Be窗.他们还3 1995年12月14日收到.在开发可用于集成电路的X射线光刻的更大直径的X射线窗.该公司在1993年开发了一个专利工艺.他们用MPCVD法在WC-6wt%Co的硬质合金刀具上沉积了有很好粘附性的金刚石膜,用于含高硅的铝合金工件的加工.Norton公司与Wavemat公司一起发展了一种MPCVD沉积金刚石膜装置和工艺,用来镀复杂曲面.他们沉积的金刚石膜具有良好的微观结构和与基体的粘附性.还有不少报道用MPCVD法实现了金刚石膜的同质和异质外延生长.很多研究者都认为MPCVD法是制备电子学应用的金刚石膜的最适当的方法[2].这些商业上的应用和高技术研究已充分表明MPCVD法是制备金刚石膜的一个重要方法,有巨大的商业应用前景.2 微波等离子体CVD法制备金刚石膜的装置类型和特点MPCVD装置通常分为微波系统、等离子体反应室、真空系统和供气系统等四大部分.微波系统包括微波功率源、环行器、水负载、阻抗调配器,有时还包括测量微波入射和反射功率的定向耦合器及功率探头和显示仪表.微波频率通常选用工业用加热频段的2.45GHz.真空系统由真空泵、真空阀门和真空测量仪器(包括真空规管和显示仪器)组成.供气系统由气源、管道和控制气体流量的阀和流量计等组成.这三个部分各自都是通用型的,可以适用于各种类型的MPCVD装置和其他用途的实验装置中.等离子体反应室包括微波与等离子体的耦合器、真空沉积室以及基片台等.不同类型的MPCVD装置的区别在于等离子体反应室形式的不同.从真空沉积室的形式来分,有石英管式、石英钟罩式和带有微波窗的金属腔体式.从微波与等离子体的耦合方式分,有表面波耦合式、直接耦合式和天线耦合式.目前最常用、最简单也是最早出现的装置是表面波耦合石英管式装置.它是由石英管在微波矩形波导的强电场区垂直穿过宽边构成,如图1所示.石英钟罩式有两类:直接耦合式,如美国Califonia大学的钟罩式MPCVD装置;天线耦合式,如美国Pennsylvania州立大学的钟罩式MPCVD装置和美国Michigan州立大学的MPDR(microwave plasma dish reactor)装置.带有微波窗的金属腔体式亦有两类:直接耦合式,如澳大利亚Sydney大学的不锈钢圆筒腔式MPCVD装置,图2为此类装置的示意图;天线耦合式,如ASTEX公司商售的HPMS等离子体沉积系统和英国Heriot-Watt大学的U HV 反应室沉积系统等.这些MPCVD装置都是专为制备金刚石膜而设计和建立的.典型的沉积条件为气压1.3×103—10.7×103Pa,基片温度500—900℃,气源为氢气中混入0.1%—5.0%的含碳气体.这时输入2.45GHz的微波,则可以在与反应室器壁不相接触的有限区域中产生等离子体,并在与等离子体相接触的基片上沉积出金刚石膜.用这种方法可以制备出没有器壁物质污染的纯净的金刚石膜.图1 石英管式装置示意图图2 带微波窗的金属腔体式装置示意图微波在满足电子回旋共振条件的磁场(2.45GHz时为875G)和真空条件(10-3—10-1 Pa)下会放电产生微波电子回旋共振(ECR)等离子体.这种等离子体在各种薄膜工艺中已有广泛的应用.当气压较高或磁场较弱时,则产生磁增强微波等离子体.日本Osaka大学、美国Cincinnati大学、Argonne国家实验室、海军研究实验室等已经用微波ECR等离子体或磁增强微波等离子体来沉积大面积高质量金刚石膜.其特点是生长速率较低,但能在较低温度下形成晶粒细、表面均匀光滑的纯净的金刚石膜.3 天线耦合石英钟罩式微波等离子体CVD装置的研制虽然表面波耦合石英管式MPCVD装置是最简单、最早出现而且现在仍是最广泛应用的微波等离子体沉积金刚石膜实验装置,但由于受到微波传输的截止波长的限制,石英放电管的直径一般不超过50mm,因此沉积的金刚石膜尺寸一般小于直径30mm.同时由于受到微波与等离子体耦合方式的限制,石英放电管内难以产生较大范围的均匀等离子体,因此难以实现较大面积均匀的金刚石膜沉积.所以此类装置只能作为实验研究装置,很难在制备大面积均匀金刚石膜的高技术应用中发挥作用.虽然国外已发展了各种类型的MPCVD装置,从而制备大面积均匀的金刚石膜以应用于研究和商业开发,但在国内由于科研投入较少和其他条件的限制,进展不大.中国科学院等离子体物理研究所从1991年起承担863计划材料领域项目,自行研制MPCVD制备金刚石膜装置,并于1993年底在国内研制成功天线耦合石英钟罩式MPCVD装置,图3为装置示意图.该装置的微波系统包括800W微波功率源、环行器、水负载、三探针微波反射测量系统、三螺钉匹配调节器和耦合天线.我们自行研制成功的三探针微波反射测量系统不仅可以用来测量微波传输线中的复反射系数,而且可以测量等离子体负载的微波阻抗,进而获得等离子体内部参数变化的信息.等离子体反应室由内径122mm的多孔圆柱形微波腔及内径为112mm的真空石英钟罩、直径80mm 的石英基片台、矩形80mm×37mm的基片装卸摇门等组成.由2XZ-4型机械泵、挡油阱、流导调节阀及真空计等组成真空系统.图3 石英钟罩式装置示意图通入H2和CH4,在一定的气压范围与微波输入功率条件下,在基片台上方形成轴对称的椭球状等离子体.等离子体球的半径随微波入射功率的增大而增大,随气压的升高而减小.调节气压、微波功率、耦合天线的长度、基片台的位置、气体组分等,可以形成与器壁不接触而只与基片台上基片相接触的有一定大小的等离子体球,从而实现大面积金刚石膜的沉积.4 金刚石膜的沉积应用该天线耦合石英钟罩式MPCVD装置,在微波功率600W、H2流量407SCCM、CH4含量1.4%、气压6400Pa、基片温度830℃的条件下在Si基片上沉积出金刚石膜.XRD测量表明确为金刚石的晶体结构.SEM观察表明晶粒大小约为2—4μm,横断面SEM观察测得膜厚为13.5μm.膜中心部位和距中心20mm的边缘部位的Raman谱十分相似,在1332cm-1处有一强峰,在1550cm-1处只有一个宽的很弱的峰.膜的平均生长速率为0.6μm/h.这表明沉积的膜是大面积均匀的优质金刚石膜[3].多次实验都证明该装置可以沉积出大面积均匀的优质金刚石膜,它填补了国内空白.经过一年多的实验运行,表明这种天线耦合石英钟罩MPCVD 装置性能稳定,可以作为一种换代式设备,逐步取代国内目前还在广泛使用的表面波耦合石英管式MPCVD沉积金刚石膜装置.按照国家863计划任务要求,天线耦合带有微波窗的不锈钢反应沉积室式MPCVD制备金刚石膜装置的研制正在进行中.5 结论MPCVD法是制备优质金刚石膜的重要方法.为实现大面积金刚石膜的沉积需要精心设计微波与等离子体的耦合方式和反应沉积室中微波与等离子体的分布.用研制成功的天线耦合石英钟罩式MPCVD装置能制备大面积均匀的优质金刚石膜.该装置可作为换代设备来逐步取代表面波耦合石英管式MPCVD制备金刚石膜装置.参 考 文 献[1] K.E.Sperar,J.A m.Ceram.Soc.,72(1989),171.[2] G.S.G ildenblat et al.,Proc.I EEE,79(1991),647.[3] 王建军等,高技术通讯,No.11(1994),14.低能扫描电子显微术的进展3廖 乾 初(冶金工业部钢铁研究总院,北京 100081)摘 要 工作电压低于5kV的扫描电镜分析技术称为低能扫描电子显微术,它是场发射扫描电镜仪器及其应用技术的发展方向之一.文中综述了这种分析技术的近年发展概况,阐明了它的物理基础和有关仪器技术的进展,并概述了它在各种应用中所推荐的工作电压及其开拓新应用领域的前景.关键词 场发射扫描电镜,低能扫描电子显微术,物理基础,应用前景 扫描电子显微术是以光栅状扫描方式的电子束作为微束激发源,利用入射电子和试样相互作用所产生的同表面物质有关的各种信息,从而研究试样表面的微观形态、成分和结晶学性质的一种分析技术.其所用的仪器称为扫描电镜,常用的工作电压为20—30kV.在扫描电子显微术的发展过程中,曾从两方面去努力:(1)发展工作电压高于40kV的扫描电子显微术;(2)发展工作电压低于5kV的扫描电子显微术.由于40kV以上的扫描电子显微术未能开拓出新的应用领域,因此在这方面没有得到发展.低于5kV的扫描电子显微术简称为低能扫描电子显微术,从原理上它有以下优越性:(1)可以防止或减轻非导体试样的表面充电;(2)可以避免表面敏感试样(包括生物试样)的高能电子的辐照损伤;(3)可兼作显微分析和极表面分析;(4)入射电子与物质相互作用所产生的二次电子发射强度是随着工作电压的降低而增加,且对被分析试样的表面状态和温度更敏3 1996年2月17日收到初稿,1996年4月8日收到修改 稿.。
金刚石的人工合成
金刚石的人工合成摘要：简要介绍了常见的人工合成金刚石技术，以及合成过程中的一些影响因素。
关键词：金刚石人工合成合成工艺影响因素前言金刚石是一种稀有、贵重的非金属矿产,在国民经济中具有重要的作用。
为满足工业上的需求和缓解金刚石日益匮乏的现状,人类已经在合成金刚石方面作了许多的探索,并取得了许多有实用价值的阶段性成果。
金刚石中宝石级金刚石因其折射率大,在光下有火彩现象而用来制作精美的首饰。
人造金刚石具有诸多优异特性,已被广泛地应用于工业、科技、国防、医疗卫生等很多领域。
例如:利用金刚石硬度大制作精细研磨材料、高硬切割工具、各类钻头、拉丝模,还被作为很多精密仪器的部件;由于导热率高、电绝缘性好,可作为半导体装置的散热板。
因此,人造金刚石被誉为“21世纪的战略性材料”。
因此对于人造金刚石的合成的研究具有非常重要的意义[1].金刚石的人工合成工艺金刚石、石墨及无定型碳都是由纯碳元素组成，合成钻石就是人为地模拟天然钻石的形成条件，将其他晶体结构的碳质材料在一定条件下转化为具有SP3 共价键的金刚石型晶体结构。
从理论上讲，各种形式的碳均可以转化为金刚石，但研究表明，不同的碳素材料对生长金刚石的数量、质量和颗粒大小均有相当大的影响，石墨转化为金刚石的自由能较低，因此石墨是合成钻石的最主要原料之一。
目前，人类已掌握了多种合成钻石方法。
人造金刚石的合成技术形成了静态高温高压法、动态超高压高温合成法、低压气相沉积法等[2]。
一般石墨在10GPa、3000℃左右可以转变成金刚石，如果加有金属触媒则所需要的条件将大为降低，通常在压力约为5．4GPa和温度约为1400℃的条件下就能发生转化。
常用的方法为合成条件较低的添加触媒催化的高温高压合成，即静态高温高压法。
这种方法中有生长磨料级金同q石(粒径小于1B)的膜生长法和合成宝石级金刚石(粒径大于lmm)的温度梯度法。
(1)膜生长法(FGM)金刚石膜生长法就是指在有金属触媒的参与下，石墨通过高温高压的作用透过金属膜沉积在金刚石核上使之长大[3]。
微波等离子化学气相沉积 and 金刚石
微波等离子化学气相沉积（MPCVD）技术制备高质量金刚石薄膜微波等离子化学气相沉积（MPCVD）是一种制备高质量、高纯度金刚石薄膜的方法。
这种技术利用微波激发反应气体，在低压环境下形成等离子体，从而实现金刚石薄膜的沉积。
一、微波等离子化学气相沉积微波等离子化学气相沉积（MPCVD）是一种先进的金刚石沉积技术。
它利用微波能量激发反应气体，产生等离子体，这些等离子体在微波的作用下，与衬底表面相互作用，形成金刚石薄膜。
MPCVD技术的优点在于它可以在较低的温度下实现金刚石薄膜的沉积，同时可以获得高质量、高纯度的金刚石薄膜。
此外，MPCVD技术还可以实现大面积、均匀的沉积，这使得它在工业应用中具有广泛的前景。
二、金刚石的制备在MPCVD技术中，金刚石的制备通常是在微波作用下进行的。
反应气体中的碳源和氢源在微波的作用下被激发为等离子体，这些等离子体中的碳原子在衬底表面沉积下来，形成金刚石薄膜。
在金刚石的制备过程中，反应气体的选择和流量控制是非常重要的。
通常使用的反应气体包括甲烷、丙烷、乙烯等碳氢化合物，以及氨气、氢气等气体。
这些气体的选择和流量控制直接影响金刚石薄膜的质量和性能。
三、MPCVD技术在金刚石制备中的应用MPCVD技术在金刚石制备中有着广泛的应用。
例如，可以利用MPCVD技术制备大尺寸、高质量的金刚石单晶，用于制造高精度、高效率的机械加工工具。
同时，还可以利用MPCVD技术制备厚度可控、均匀的金刚石薄膜，用于制造高效散热器件、高频电子器件等高技术产品。
四、结论综上所述，微波等离子化学气相沉积（MPCVD）技术在金刚石制备中具有广泛的应用前景。
该技术可以在较低的温度下实现高质量、高纯度金刚石薄膜的沉积，同时可以实现大面积、均匀的沉积。
这使得它在工业应用中具有广泛的前景，为制造高精度、高效率的机械加工工具和高频电子器件等高技术产品提供了新的途径。
然而，尽管MPCVD技术具有许多优点，但其在实际应用中仍存在一些挑战和问题。
影响人造钻石(CVD金刚石)合成的主要因素
这里所讲的制备方法是CVD法，也就是化学气相沉积法，是利用含碳气源（一般为甲烷+氢气）作为原料，通过一定的能量输入（微波、热丝、直流等），在一定的压强下产生出等离子体，在这个等离子体中使含碳气体分解，使碳氢键断裂形成金刚石结构中的碳碳键，并不断的结合，使其“长大”，这一合成金刚石的方法合成速率快（较高温高压法），质量高（杂质可以避免），容易控制（通过对工艺参数的调控可以做不同晶面、不同种类的金刚石）。
CVD的方法也根据提供能量的方式不同也进行了划分，通过微波形式的输入能量称为“微波等离子体化学气相沉积”其英文缩写为MPCVD；而通过对热丝（通常为Ta丝）两边进行加高压，通过加热热丝提供能量的方式称为“热丝化学气相沉积”简称HFCVD；还有一种是通过对阴极和阳极施加直流电压，气体受热后有阳极嘴高速喷射出来形成等离子射流，此以射流的形式加热方式为“直流电弧等离子体喷射化学气相沉积法”简称为DC-CVD。
三者之间最有前景的是微波CVD法，其制备的金刚石纯度高，质量好，国外的APOLLO公司已经利用其制备人造钻石，性能与天然金刚石媲美，甚至优于天然金刚石。
而CVD法制备的过程中有几个关键的参数影响着制备的金刚石的质量，以下一一分析：1. 衬底材料（或基底材料）：金刚石薄膜的制备过程中通常需要在其他材料上进行沉积，最普遍的应用就是涂层刀具。
基底材料的选择会影响金刚石的附着力、密度以及沉积质量。
通常选择时需要考虑其基底元素能否与碳结合形成碳化物（比如TiC、ZrC、MoC、WC、SiC等）这些物质能够与碳首先很好的结合，这也为金刚石的沉积过程提供了更多的结合点，从而更容易形成金刚石。
其次就是要考虑基底材料的热膨胀系数，即受热膨胀率，CVD制备金刚石通常要在750-900摄氏度，而在如此高的温度下金刚石能够与基底之间有很好的结合，但是实验结束后降至室温时，由于材料“热胀冷缩”的性质，薄膜与基底材料之间的热膨胀性有所差异，将会导致龟裂，因此，必须保证基底材料与金刚石的热膨胀系数相同或接近，这样冷切的过程中不至于差异太大而使薄膜裂开或脱落。
宝石级人造钻石(大颗粒单晶金刚石)的设备介绍----MPCVD新型的方法..
宝石级人造钻石（大颗粒单晶金刚石）的设备介绍----MPCVD新型的方法介绍CVD金刚石设备，主要为微波CVD设备，是被公认的能够制备高品级的大颗粒金刚石和大面积金刚石厚膜。
有需要CVD设备，主要提供1 kW 5 kW 8 kW 微波等离子体CVD 设备，也欢迎咨询！目前化学气相沉积（CVD）法制备金刚石主要有：热丝CVD，直流电弧CVD，微波等离子体CVD。
这些方法在本质上都是用某种形式的能量来激励和分解含碳化合物气体分子,并在一定条件下使金刚石在基片表面成核和生长。
用于刀具涂层的热丝设备能够工业化得直流设备能够制备高品级钻石的微波设备热丝CVD 直流CVD 微波CVD各自的内部结构图，可以发现三者就是激发等离子体的方式不一样，有各自的优缺点做出来的金刚石的质量也是不一样的哦，看对比就知道了热丝主要用于刀具涂层上直流法生长不够稳定微波法最好，但是耗资较大三者对比可是看的出来的哦，三种方法做出来的东西就是不一样的因此，只有微波法能做出高品级金刚石！直接看看微波CVD金刚石的应用就知道好了：光学级金刚石能够应用到各个领域更重要的是，可以做钻石的！apollo公司生产0.28-0.67克拉的粉红CVD钻石，目前无色钻石最大可达16克拉微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)是制备高品质金刚石膜的首选方法。
主要优点为：无内部电极,可避免电极放电污染;运行气压范围宽; 能量转换效率高;可以产生大范围的高密度等离子体;微波和等离子体参数均可方便地控制等. 所以,它是制备大面积均匀、无杂质污染的高质量金刚石膜的有开发前景的重要方法.MPCVD 装置通常分为微波系统、等离子体反应室、真空系统和供气系统等四大部分. 微波系统包括微波功率源、环行器、水负载、阻抗调配器,有时还包括测量微波入射和反射功率的定向耦合器及功率探头和显示仪表. 微波频率通常选用工业用加热频段的2. 45GHz. 真空和统由真空泵、真空阀门和真空测量仪器(包括真空规管和显示仪器) 组成. 供气系统由气源、管道和控制气体流量的阀和流量计等组成. 这三个部分各自都是通用型的,可以适用于各种类型的MPCVD 装置和其他用途的实验装置. 等离子体反应室包括微波与等离子体的耦合器、真空沉积室以及基片台等. 不同类型的PCVD 装置的区别在于等离子体反应室形式的不同. 从真空沉积室的形式来分,有石英管式、石英钟罩式和带有微波窗的金属腔体式. 从微波与等离子体的耦合方式分,有表面波耦合式、直接耦合式和天线耦合式.在过去的20年里，金刚石膜MPCVD装置经历了从早期的石英管、石英钟罩式，到后期的圆柱谐振腔式、椭球谐振腔式以及圆周天线式(CAP)谐振腔的发展。
微波等离子体炬法合成金刚石薄膜的研究
１完善健全的产品谱系追踪在烟草工业的运用意义 用， 以现代物料跟踪技术结合 ４ Ｗ＋ Ｉ Ｈ五要素的方式 ， 来实现各环节 健全完善的卷烟制造企业产品追溯和跟踪体系 ， 是提升产品品 产品物料批次跟踪为主线的产品追溯与跟踪 。 质、 提高客户满意度 的有效方法 。 卷烟生产企业在发现质量缺陷后 ， 以生产批 次为主线 ， 对产 品生 产过程 中的物料 （ 原 材料 、 半成 可 以通过产品追溯 和跟踪系统准确快速查 明原 因， 并采取有针对性 品 、 产品） 移动情况及其过程数据信息进行批次跟踪 ， 以形成全面详 的解决措施 。 既能根据消费者反馈的问题及小盒钢印解析出该包烟 实、 可以逐级追溯上下游工序之 间物料批次对照关系的批次谱系跟 的基本信息 ， 进行从下往上的问题追溯 ， 找出质量问题造成的原 因， 踪信息 ， 从而给企业生产管理带来 重要 支撑 ， 便于生产管理人员可 通过生产 日期 、 生产批号等信息 ， 可 以通过产品追踪 和追溯准 确快 为产 品冻结 、 回收提供 主要依据 ； 又能从 上往下对卷烟 制造 过程进 行产品追踪 ， 即从烟叶投料一切丝一 搀兑加香一装箱一 喂丝机一卷 速查明原 因， 从而找出影响质量的因素以及改进生产制造水平的方 接机一包装机一封箱机一成品批 ， 定位 、 冻结问题产 品。 向， 采取针对性 的解决措施 以提升产品品质 、 提高客户满意度。 追溯管理作为质量管理的重要手段 ， 能为卷烟制造企业制定和 在厦烟 Ｍｒ ｓ的建设中，主要以物料正 向追踪和产品反向追溯 落实质量责任提供可靠依据 ， 帮助企业逐层追溯找寻形成卷烟产 品 的两个角度 ， 按人 、 机、 料、 法、 环五生产因素来进行全面追溯 。采用 质量缺陷的根本原 因 ， 进而通过对相关 因素 的调整和控制 ， 达到不 Ｉ Ｓ Ａ — Ｓ Ｐ ９ ５标准并 结合厦烟 的 ４ Ｗ＋ Ｉ Ｈ的方式来进行生产过程分 析。 断提高卷烟产品质量和安全性的 目的。 同时可 以稳定提高卷烟加工 ４ Ｗ＋ Ｉ Ｈ： ｗ ｈ ａ ｔ用什么 、 Ｗｈ ｅ ｒ ｅ用在哪里或在哪里生产 、 ｗ ｈ ｅ ｎ何时生 工艺技术水平 、 工艺管理水平和卷烟产品质量 ， 增强在制 品和最终 产 、 ｗ ｈ ｏ谁来生产 、 Ｈ ｏ ｗ 是如何生产的。 产品质量的控制水平 。而且也为绩效评估 ， 对供应商 、 加工工序质 ２ ． １产 品正 向跟 踪 量、 配送过程等进行评价提供参考依据。 卷烟生产的流程和设备之间存在复杂 的物料关系 ， 给产品追溯 和跟踪带来 了一定 困难。近两年 ， 厦 门烟草工业有 限责任公司通过 应用 ＭＥ Ｓ 管理理念和技术 ， 积极探索构建基于 ４ Ｈ ＋ ５ Ｗ 要素的卷烟 制造产 品追溯和跟踪体系。 ２ ４ Ｗ＋ Ｉ Ｈ五要素的生产全过程谱系追踪 传统的基于人工查询 的追溯 ， 存在如下 问题 ： 生产 环节 产品追 溯 与跟踪需要人工在不 同系统中查询各个阶段 的数据 ， 追溯效率较 低； 部分环节产品追溯只能人工推算 ， 许多信息是人工记 录， 不能准 确反映产品制造信息 ； 设备 、 物料 、 质量 、 人员等信息没有集成 关联 ， 追溯信息难度大 。 为解决人工查询追溯的问题 ， 厦烟在基于 Ｍ Ｅ Ｓ应 图 １产 品正 向 跟踪
915mhz微波等离子体气相沉积
915mhz微波等离子体气相沉积
915MHz微波等离子体气相沉积
（Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition，简称MPCVD）是一种用
于制备金刚石薄膜等材料的技术。
该技术利用微波等离子体在低温下将碳源气体分解，并在衬底表面生长高质量的金刚石薄膜。
以下是915MHz微波等离子体气相沉积的主要特点
和应用：
1. 低温沉积：与传统的热丝辅助化学气相沉积法（HFCVD）相比，915MHz微波等离子
体气相沉积可以在较低的温度下生长金刚石薄膜，有利于保持基底的完整性，降低薄膜的制备成本。
2. 环保无污染：微波等离子体是无极放电，减少了气体污染和电极腐蚀问题，有利于环境保护和设备维护。
3. 高离子密度：915MHz微波等离子体具有较高的电离和分解程度，使原料气体分解
充分，有利于提高金刚石薄膜的质量和密度。
4. 宽运行气压范围：微波等离子体在高压下能维持等离子体，有利于生长大尺寸的金刚石薄膜。
5. 良好的重复性和可控性：915MHz微波等离子体气相沉积具有较低的密度涨落，便
于调整等离子体参数（如离子密度、电子温度），从而实现对薄膜生长过程的精确控制。
6. 应用领域：915MHz微波等离子体气相沉积技术已成功应用于制备金刚石薄膜，适
用于电子、光电子、能源等领域。
此外，该技术还可用于生长其他纳米材料，如SiC纳米线等。
总之，915MHz微波等离子体气相沉积作为一种高效、环保、低温的金刚石薄膜制备方法，具有广泛的应用前景。
随着研究的深入和技术的不断优化，这种方法在金刚石器件产业应用中的优势将更加明显。
微波等离子体化学气相沉积金刚石粉
微波等离子体化学气相沉积金刚石粉微波等离子体化学气相沉积（Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称MPECVD）是一种常用于合成金刚石薄膜和金刚石粉的技术。
本文将介绍MPECVD合成金刚石粉的原理，过程以及应用。
一、原理MPECVD是一种基于等离子体化学气相沉积的方法，通过在反应室中加入金刚石前体气体，利用微波等离子体激发金刚石前体气体中的原子或分子，使其发生化学反应，从而在衬底上沉积出金刚石薄膜或合成金刚石粉。
在MPECVD中，微波功率和气体流量是两个重要的参数，可以通过调节这两个参数来控制金刚石粉的形貌和性质。
二、合成过程MPECVD合成金刚石粉的过程可以分为以下几个步骤：1. 准备衬底：选择适合的衬底材料，例如硅片或石墨片，并进行表面处理，以提高金刚石粉的附着性。
2. 准备反应室：将衬底放置在反应室中，并确保反应室密封良好。
3. 加入金刚石前体气体：通常使用甲烷（CH4）作为金刚石前体气体，可通过控制甲烷的流量来调节金刚石粉的合成速率。
4. 产生等离子体：利用微波功率激发金刚石前体气体中的原子或分子，产生等离子体。
5. 化学反应：在等离子体的作用下，金刚石前体气体发生化学反应，形成金刚石颗粒。
反应过程中，可以通过控制反应温度和气体流量来调节金刚石粉的尺寸和形貌。
6. 沉积金刚石粉：金刚石颗粒在反应室中沉积在衬底上，形成金刚石粉层。
7. 冷却和卸载：待金刚石粉层冷却后，将衬底从反应室中取出，得到合成的金刚石粉。
三、应用合成的金刚石粉具有优异的硬度和热导率，广泛应用于多个领域：1. 工具制造：金刚石粉可用于制造切削工具、磨料和磨具，具有良好的耐磨性和切削性能。
2. 电子领域：金刚石粉可用于制造高功率电子器件，例如高功率场效应晶体管和二极管。
3. 超硬材料：金刚石粉可以与金属粉末或其他陶瓷粉末混合，制备超硬材料，用于切割、磨削和抛光等领域。
CVD合成金刚石简介
检测方法FT-IR，XRR，拉曼这个方法是一个俄罗斯人首先提出的，由此可见俄罗斯人的确很牛。
这种方法可以合成大面积金刚石薄膜，大面积哦，这是由于现在可以得到很大规模的等离子体，所以这种方法在研究领域可谓不可多得，只用甲烷就可以得到大面积的金刚石。
CVD金刚石可以用各种方法合成，其中晶粒生长速度最快的则为热等离子体CVD工艺。
我们试验室过去曾试图用DC等离子体CVD工艺合成金刚石厚膜，并就膜与基底的附着强度和膜的性质作过探讨。
但是，热等离子体工艺存在沉积面积和膜质量都不如其它CVD工艺等问题。
CVD金刚石薄膜应用中对扩大沉积面积有着强烈的需求。
金刚石在所有已知物质中具有最高的硬度、高耐磨率、良好的抗腐蚀性、低的摩擦系数、高的光学透射率(对光线而言从远红外区到深紫外区完全透明) 、高的光学折射率、高空穴迁移率、极佳的化学惰性,既是热的良导体,又是电的绝缘体,掺杂后可形成P和N型的半导体。
金刚石有如此多优异性能,因而在国民经济上有着广泛的用途。
金刚石从真空紫外光波段到远红外光波段对光线是完全透明的，因此金刚石膜作为光学涂层的应用前景非常好，可用作红外光学窗口和透镜的保护性涂层。
以及在恶劣环境下工作的红外在线监测和控制仪器的光学元件涂层。
在工业制造领域，需要大量轻量化、高强度的材料，用具有高硬度、高耐磨性的金刚石制成的刀具有长寿命、高加工精度、高加工质量等优异特性，而将金刚石薄膜直接沉积在刀具表面不仅价格大大低于聚晶金刚石刀具，而且可以制备出具有复杂几何形状的金刚石涂膜刀具，在加工非铁系材料领域具有广阔的应用前景。
金刚石在室温下具有最高的热导率，又是良好的绝缘体，因而是大功率激光器件、微波器件、高集成电子器件的理想散热材料。
金刚石能掺杂为P和N型的半导体,与现有半导体材料相比，具有最低的介电常数，最高的禁带宽度，较高稳定性,很高的电子及空穴迁移率和最高的热导率,性能远优于Si半导体,是替代Si的理想材料。
微波等离子体气相沉积
等离子体合成金刚石在20世纪80年代初,一种新的方法出现了,那就是微波等离子体化学气相法合成金刚石薄膜（CVD）制备金刚石薄膜，它成本低，质量高，有利于大规模合成利用,且装置简单,能量集中,反应条件易于控制,产物比较纯净,成为当前研究的主要方向和热点。
现在该领域的最新进展是用微波化学气相合成法合成纳米级的金刚石薄膜,纳米级金刚石薄膜除了有普通微米级金刚石薄膜的性质外,还具有高光洁度,高韧性,低场放射电压,是具有广阔应用前景的新材料。
摩擦系数低,光洁度高,颗粒极细,硬度高,耐磨度高,可广泛应用医疗,交通,航空航天,工业制造领域的涂料,涂层,钻头,更可为微型机电领域带来革命性的飞跃.许多科学家纷纷预言：21世纪将是金刚石的时代。
合成与机理：等离子态是物质的第四态,之所以把等离子体视为物质的又一种基本存在形态，是因为它与固、液、气三态相比无论在组成上还是在性质上均有本质区别。
即使与气体之间也有着明显的差异。
首先，气体通常是不导电的，等离子体则是一种导电流体而又在整体上保持电中性。
其二，组成粒子间的作用力不同，气体分子间不存在净电磁力，而等离子体中的带电粒子间存在库仑力，并由此导致带电粒子群的种种特有的集体运动。
第三，作为一个带电粒子系，等离子体的运动行为明显地会受到电磁场的影响和约束。
需说明的是，并非任何电离气体都是等离子体。
只有当电离度大到一定程度，使带电粒子密度达到所产生的空间电荷足以限制其自身运动时，体系的性质才会从量变到质变，这样的“电离气体”才算转变成等离子体。
否则，体系中虽有少数粒子电离，仍不过是互不相关的各部分的简单加合，而不具备作为物质第四态的典型性质和特征，仍属于气态。
按热力学分析只要压力适当，石墨转变成金刚石在低温下并非不能自发进行，问题在于反应速率太低，以致必须提供苛刻的高温高压条件。
但若借助非平衡等离子体，情况就不同了。
如用微波放电把适当比例的CH4和H2气激发成等离子体，便可在低于1.0133×104Pa，800—900℃条件下以相当快的生长速率（1μm/h）人工合成金刚石薄膜。
微波等离子体化学气相沉积制备金刚石薄膜
微波等离子体化学气相沉积制备金刚石薄膜
• 量激励将工作物质激发到等离子体态从而引发化 学反应生成固体，具有沉积温度低、能耗低、无 污染等优点，因此等离子体化学气相沉积法得到 了广泛的应用化学气相沉积是使几种气体(多数场 合为2种)在高温下发生热化学反应而生成固体的 反应。化学气相沉积法制备金刚石薄膜有多种方 法，有热丝法(HFCVD)，等离子体炬法(PTCVD) ，射频等离子体法(RFCVD)，微波等离子体法 (MPCVD)。
微波等离子体化学气相沉积制备金刚石薄膜
本实验采用JSM一70 00F型扫描电子显微镜 (SEM)观察了薄膜样品的袁面形貌。在xR口 表面形貌。。在xRD6000型x射线衍 (XRD)仪E使用波长^一 仪上使用波长0.15406 nm的Cu靶Ka辐射线对薄 nm的Cu靶辐射线膜样品进行 • 品进行了XRD测试。 • • • • • •
微波等离子体化学气相沉积制备金刚石薄膜
• 集在一起形成一十球形的大的半径1um左右有的 颗粒。虽然没有形成连续的膜，但比较样品1#可 以得m结论：在沉积参数完全相同的情况下，研 磨对促进金剐石形桉起着至戈重要的作用。根据 成棱理论．成棱是在摹片袁面的缺陷位置，所以 基片表面必须有足够的徽缺陷才能沉积出多晶金 刚石薄膜，过于光滑的表面(像样品1#)是很 • 难使金刚石成核的。
微波等离子体化学气相沉积制备金刚石薄膜
• • • •
2011 机电学院 周宗志
微波等离子体化学气相沉积制备金刚石薄膜
• • 引言 金刚石薄膜具有非常优异的物理、化学性质 ，如高导热率、高硬度、低摩擦系数、良好的光 学透射性、化学稳定性以及较高的半导体掺杂性 ，使得金刚石在机加工、微电子、光学等许多领 域有着广阔的应用前景。 • 金刚石薄膜的制备通常可分为物理气相沉积 (PVD)和化学气相物质激发到等离子体 态从而引发化学等离子体化学气相沉积是通过能
mpcvd生长金刚石原理
mpcvd生长金刚石原理
MPCVD是微波等离子体化学气相沉积（Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition）的缩写，它是一种用于生长金刚石薄
膜的技术。
该技术利用微波等离子体来提供能量，以促进气相中碳
源的分解并在衬底表面沉积金刚石薄膜。
生长金刚石薄膜的原理涉及到多个方面。
首先，MPCVD过程中，通过在反应室中引入气体（通常是甲烷和氢气混合物），然后利用
微波功率产生等离子体。
这些等离子体中的离子和激发态的原子提
供了活化能，使得气相中的甲烷分解成碳原子并在衬底表面沉积。
同时，氢气在反应中起到了清洁表面和氢化副产物的作用。
其次，金刚石薄膜的生长还受到反应室内温度、压力、气体流
速等参数的影响。
通过控制这些参数，可以调节金刚石薄膜的生长
速率、结晶质量和取向等特性。
此外，MPCVD技术还涉及到衬底表面的制备和预处理，以确保
金刚石薄膜能够在其上均匀生长并具有良好的结晶质量。
总的来说，MPCVD生长金刚石薄膜的原理是利用微波等离子体
激活气相中的碳源，使其分解并在衬底表面沉积，同时通过控制反
应条件和衬底表面状态来实现对金刚石薄膜生长过程的控制和优化。
宝石级人造钻石(大颗粒单晶金刚石)地设备介绍----MPCVD新型地方法
宝石级人造钻石（大颗粒单晶金刚石）的设备介绍----MPCVD新型的方法介绍CVD金刚石设备，主要为微波CVD设备，是被公认的能够制备高品级的大颗粒金刚石和大面积金刚石厚膜。
有需要CVD设备，主要提供1 kW 5 kW 8 kW 微波等离子体CVD 设备，也欢迎咨询！目前化学气相沉积（CVD）法制备金刚石主要有：热丝CVD，直流电弧CVD，微波等离子体CVD。
这些方法在本质上都是用某种形式的能量来激励和分解含碳化合物气体分子,并在一定条件下使金刚石在基片表面成核和生长。
用于刀具涂层的热丝设备能够工业化得直流设备能够制备高品级钻石的微波设备热丝CVD 直流CVD 微波CVD各自的内部结构图，可以发现三者就是激发等离子体的方式不一样，有各自的优缺点做出来的金刚石的质量也是不一样的哦，看对比就知道了热丝主要用于刀具涂层上直流法生长不够稳定微波法最好，但是耗资较大三者对比可是看的出来的哦，三种方法做出来的东西就是不一样的因此，只有微波法能做出高品级金刚石！直接看看微波CVD金刚石的应用就知道好了：光学级金刚石能够应用到各个领域更重要的是，可以做钻石的！apollo公司生产0.28-0.67克拉的粉红CVD钻石，目前无色钻石最大可达16克拉微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)是制备高品质金刚石膜的首选方法。
主要优点为：无内部电极,可避免电极放电污染;运行气压范围宽; 能量转换效率高;可以产生大范围的高密度等离子体;微波和等离子体参数均可方便地控制等. 所以,它是制备大面积均匀、无杂质污染的高质量金刚石膜的有开发前景的重要方法.MPCVD 装置通常分为微波系统、等离子体反应室、真空系统和供气系统等四大部分. 微波系统包括微波功率源、环行器、水负载、阻抗调配器,有时还包括测量微波入射和反射功率的定向耦合器及功率探头和显示仪表. 微波频率通常选用工业用加热频段的2. 45GHz. 真空和统由真空泵、真空阀门和真空测量仪器(包括真空规管和显示仪器) 组成. 供气系统由气源、管道和控制气体流量的阀和流量计等组成. 这三个部分各自都是通用型的,可以适用于各种类型的MPCVD 装置和其他用途的实验装置. 等离子体反应室包括微波与等离子体的耦合器、真空沉积室以及基片台等. 不同类型的PCVD 装置的区别在于等离子体反应室形式的不同. 从真空沉积室的形式来分,有石英管式、石英钟罩式和带有微波窗的金属腔体式. 从微波与等离子体的耦合方式分,有表面波耦合式、直接耦合式和天线耦合式.在过去的20年里，金刚石膜MPCVD装置经历了从早期的石英管、石英钟罩式，到后期的圆柱谐振腔式、椭球谐振腔式以及圆周天线式(CAP)谐振腔的发展。
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这个方法是一个俄罗斯人首先提出的，由此可见俄罗斯人的确很牛。
这种方法可以合成大面积金刚石薄膜，大面积哦，这是由于现在可以得到很大规模的等离
子体，所以这种方法在研究领域可谓不可多得，只用甲烷就可以得到大面积的金刚石。
CVD金刚石可以用各种方法合成，其中晶粒生长速度最快的则为热等离子体CVD工艺。
我们试验室过去曾试图用DC等离子体CVD工艺合成金刚石厚膜，并就膜与基底的附着强度
和膜的性质作过探讨。
但是，热等离子体工艺存在沉积面积和膜质量都不如其它CVD工艺
等问题。
CVD金刚石薄膜应用中对扩大沉积面积有着强烈的需求。
金刚石在所有已知物质中具有最高的硬度、高耐磨率、良好的抗腐蚀性、低的摩擦系数、
高的光学透射率(对光线而言从远红外区到深紫外区完全透明) 、高的光学折射率、高空穴
迁移率、极佳的化学惰性,既是热的良导体,又是电的绝缘体,掺杂后可形成P和N型的半导体。
金刚石有如此多优异性能,因而在国民经济上有着广泛的用途。
金刚石从真空紫外光波
段到远红外光波段对光线是完全透明的，因此金刚石膜作为光学涂层的应用前景非常好，
可用作红外光学窗口和透镜的保护性涂层。
以及在恶劣环境下工作的红外在线监测和控制
仪器的光学元件涂层。
在工业制造领域，需要大量轻量化、高强度的材料，用具有高硬度、高耐磨性的金刚石制成的刀具有长寿命、高加工精度、高加工质量等优异特性，而将金刚
石薄膜直接沉积在刀具表面不仅价格大大低于聚晶金刚石刀具，而且可以制备出具有复杂
几何形状的金刚石涂膜刀具，在加工非铁系材料领域具有广阔的应用前景。
金刚石在室温
下具有最高的热导率，又是良好的绝缘体，因而是大功率激光器件、微波器件、高集成电
子器件的理想散热材料。
金刚石能掺杂为P和N型的半导体,与现有半导体材料相比，具有最低的介电常数，最高的禁带宽度，较高稳定性,很高的电子及空穴迁移率和最高的热导率,性能远优于Si半导体,是替代Si的理想材料。
它有可能用于制备微波甚至于毫米波段超高
速计算机芯片，高电压高速开关及固体功率放大器，而工作温度更可达600摄氏度。
金刚
石制备电子器件的应用已取得了初步的结果，如金刚石薄膜发光管、金刚石薄膜场效应管、金刚石薄膜热敏电阻等金刚石制备电子器件的应用。
但天然金刚石价格昂贵、数量稀少，
人们一直在寻求人工合成金刚石的方法。
传统上,依据热力学原理，人们利用石墨在高温高压下合成金刚石。
但这种传统方法需要高温高压,对设备要求比较高,条件比较苛刻,导致合成的金刚石价格较贵。
在20世纪80年代初,一种新的方法出现了,那就是微波等离子体化学气相法合成金刚石薄膜（CVD）制备金刚石薄膜，它成本低，质量高，有利于大规模合成利用,且装置简单,能量集中,反应条件易于控制,产物比较纯净,成为当前研究的主要方向和热点。
现在该领域的最新进展是用微波化学气相合成法合成纳米级的金刚石薄膜,纳米级金刚石薄膜除了有普通微米级金刚石薄膜的性质外,还具有高光洁度,高韧性,低场放射电压,是具有广阔应用前景的新材料。
摩擦系数低,光洁度高,颗粒极细,硬度高,耐磨度高,可广泛应用医疗,交通,航空航天,工业制造领域的涂料,涂层,钻头,更可为微型机电领域带来革命性的飞跃.许多科学家纷纷预言：21世纪将是金刚石的时代。
合成与机理：等离子态是物质的第四态,之所以把等离子体视为物质的又一种基本存在形态，是因为它与固、液、气三态相比无论在组成上还是在性质上均有本质区别。
即使与气体之间也有着明显的差异。
首先，气体通常是不导电的，等离子体则是一种导电流体而又在整体上保持电中性。
其二，组成粒子间的作用力不同，气体分子间不存在净电磁力，而等离子体中的带电粒子间存在库仑力，并由此导致带电粒子群的种种特有的集体运动。
第三，作为一个带电粒子系，等离子体的运动行为明显地会受到电磁场的影响和约束。
需说明的是，并非任何电离气体都是等离子体。
只有当电离度大到一定程度，使带电粒子密度达到所产生的空间电荷足以限制其自身运动时，体系的性质才会从量变到质变，这样的“电离气体”才算转变成等离子体。
否则，体系中虽有少数粒子电离，仍不过是互不相关的各部分的简单加合，而不具备作为物质第四态的典型性质和特征，仍属于气态。
按热力学分析只要压力适当，石墨转变成金刚石在低温下并非不能自发进行，问题在于反应速率太低，以致必须提供苛刻的高温高压条件。
但若借助非平衡等离子体，情况就不同了。
如用微波放电把适当比例的CH4和H2气激发成等离子体，便可在低于1.0133×104Pa，800—900℃条件下以相当快的生长速率（1μm/h）人工合成金刚石薄膜。
依照此原理设计的 CVD合成金刚石薄膜的装置都有一共同特性，即使低分子碳烃气体稀释在过量氢气中，在一定电磁能激发产生等离子体，在等离子体中形成局部的高温高压
条件,通过适宜的沉积工艺在基片(硅片)上沉积出金刚石薄膜。
常用的方法有热丝法、微波法、等离子体炬和燃烧火焰法等。
热丝法是利用高温金属丝激发等离子体，装置简单，使
用比较方便。
但由于金属丝的高温蒸发会将杂质引入金刚石膜中，因此该方法不能制备高
纯度的金刚石膜；微波法是利用微波的能量激发等离子体，具有能量利用效率高的优点。
同时由于无电极放电，等离子体纯净，是目前高质量、高速率、大面积制备金刚石膜的首
选方法；等离子体炬是利用电弧放电产生等离子体，制备的金刚石膜质量高。
但由于电弧
面积的限制，金刚石膜的面积较小；同时由于电弧点燃及熄灭的热冲击，对金刚石膜的附
着力影响很大，设备的磨损大，反应气体的消耗也高；燃烧火焰法是利用乙炔在氧气中燃
烧产生的高温激发等离子体，可以在常压下工作，也存在着金刚石膜沉积面积小，不均匀
等问题。
微波等离子化学气相合成法的主要装置有：微波发生器,石英反应腔,单晶硅片,微流量计,Raman光谱仪,气压计,真空泵。
真空泵抽真空，使体系保持在一个低压状态，将烃类气
体和氢气以一定比例混合在石英反应腔中，微波发生器发出微波使之在反应腔中形成等离
子体，等离子体在抛光Si基片上沉积出金刚石薄膜。
沉积过程分为四个阶段1) H等离
子体刻蚀阶段;(2) 镜面抛光硅片的表面渗碳期;(3)金刚石晶体成核期;(4) 金刚石晶体生长期. CVD法制备金刚石膜的机理目前还没有完全了解，主要是利用单晶硅片的晶格和金刚
石晶体相似,具有诱导成核作用,诱导金刚石晶体在硅片上沉积生长.原子氢在金刚石膜生长
过程中的主要作用是稳定具有金刚石结构的碳而将石墨结构的碳刻蚀掉。
利用CVD中等离
子体的高度离子化作用，使 C、H、O三者比例在一定的范围区域内，在合适的沉积条件下，得到金刚石膜。
一般来说，流量大些有利于成核，但流量过大，等离子轰击强度过大，则
不利于晶体生长，要选择合适的流量。
调节不同的反应物比例和反应条件，可以有选择性
地生长不同晶形的金刚石膜。