随着半导体、光学、精密加工和高功率器件等领域的快速发展，对高性能金刚石材料的需求持续攀升。金刚石以其卓越的硬度、导热性、宽禁带和化学稳定性，被视为新一代战略材料。然而，要实现大尺寸、高质量的金刚石材料，制备技术至关重要。
近二十年来，化学气相沉积（CVD）工艺的突破推动了金刚石材料的规模化生产。其中，微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）凭借其可控性强、纯度高、生长质量优等优势，已成为制备高质量金刚石厚膜的主流技术。
在 MPCVD 设备中，微波能量在低压环境下激发气体形成高密度等离子体。氢气（H₂）与甲烷（CH₄）被激发并离解为高活性物种，在衬底表面发生吸附、扩散和成键，从而实现金刚石的有序沉积与外延生长。
该方法能够精确控制等离子体形态、温度场和气氛成分，因此在沉积质量和膜层纯度上具有显著优势。
获得大面积、高致密度、高结晶质量的金刚石厚膜，需要在多个关键工艺步骤上进行系统控制。以下为在 MPCVD 技术中最具影响力的五个工艺要点：
金刚石具有极低的热膨胀系数和高脆性，对衬底材料的耐温性、热匹配性和表面附着性提出了严格要求。
常用衬底包括：硅（Si）钼（Mo）钨（W）钽（Ta）钛（Ti）镍（Ni）
这些材料能够承受 700–1000°C 的生长温度，并具备较好的热稳定性，有利于获得均匀稳定的成核和生长界面。
基片台的尺寸直接影响等离子体的密度分布及形态，从而影响金刚石的生长速率与均匀性：
基片台越大，等离子体越难集中，生长速率可能下降
不合理的尺寸会导致温度梯度增大，影响膜层均匀性
合理的基片台结构能提升功率利用率，促进高质量沉积
优化基片台设计是实现大面积制备的关键工程环节。
高效成核是获得高质量金刚石膜的前提：
异质外延常用预处理：
金刚石微粉机械研磨
金刚石微粉悬浮液超声处理
→ 目的是增加表面粗糙度，提供更多成核点
同质外延预处理：
浓硫酸/浓硝酸混合液化学清洗
随后乙醇、丙酮和去离子水超声清洗
→ 用于去除残留物，恢复晶面平整度
常见辅助形核手段包括：
静电播种
偏压增强形核
化学成核
表面损伤成核
混合形核技术
合理的形核策略可显著缩短沉积前的准备时间，并提高初期成核密度。
CH₄/H₂ 比例对沉积质量和速率影响显著：
适量提高 CH₄ 含量 → 增加生长
但比例过高 → 容易引入非金刚石碳相
氢气浓度足够 → 有利于石墨相刻蚀与晶体质量提升
气体流量、比例及纯度的优化，是制备高纯度金刚石膜的重要步骤。
微波功率决定等离子体能量密度与衬底温度，是影响生长的核心参数：
功率增大 → 温度上升、等离子体密度提高
高密度等离子体 → 更高的粒子活性、加快沉积速率
过高功率 → 可能导致膜层质量下降或引入应力
然而，功率并非单一影响因素，它与腔体气压、温度场均匀性、等离子体稳定性等因素相互耦合，需要系统平衡。
MPCVD 是当前制备高质量、多晶金刚石厚膜的最佳技术路线。通过对衬底选择、基片台结构、预处理与成核方式、气体组成以及微波功率等关键工艺的精准控制，能够实现高均匀度、低缺陷、高稳定性的金刚石厚膜，为先进制造和前沿器件提供重要材料支撑。
晶沐光电长期致力于高性能金刚石材料的研发与供应，产品涵盖单晶、多晶及薄膜等多种类型，广泛应用于高功率电子器件、光电器件及高端集成电路等领域，有效提升系统的性能与可靠性。我们致力于为全球科研机构与高端制造企业提供高质量金刚石材料:
金刚石单晶（Monocrystal）
尺寸：5×5 mm、10×10 mm、20×20 mm
厚度：200–1000 μm
金刚石多晶（Polycrystal）
尺寸：10×10 mm、2 inch、4 inch、6 inch
厚度：200–1000 μm
金刚石薄膜（Diamond Film）
尺寸：2 inch、4 inch、6 inch
厚度：200–1000 μm
