18世纪末，人们发现身价高贵的金刚石竟然是碳的一种同素异形体，从此，制备人造钻石就成为了许多科学家的光荣与梦想。

经过科学家多年的研究，目前有多种方法可以成功的制出合成钻石，其中化学气相沉积CVD法和高温高压HPHT法是最普遍的两种钻石培育方法。

今天，云顶国际版 微波源就带大家了解一下CVD培育钻石的基本原理。

化学气相沉积CVD法培育钻石，这种方法是用微波加热、热丝、直流等方法激活碳基气体（如甲烷），并使之离解出碳原子和氢原子（或甲基CH3和氢原子），游离的碳原子形成钻石，合成条件是：温度800-1000℃，约0.1个大气压的CH4+H2混合气体，过高的H2分压易形成石墨，衬底用钻石晶体，起种晶的作用，生长速度0.01-1mm/h。这一合成金刚石的方法合成速率快（较HPHT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）。这便是CVD合成钻石的基本原理！

CVD培育合成方法也根据提供能量的方式不同进行了划分，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，性能与天然金刚石媲美，甚至优于天然金刚石。

为什么说微波等离子体CVD合成钻石技术要优于其它两种方法呢？

微波CVD法相比其他CVD法的优点在于，其特殊的腔体构造可以使等离子体中产生原子氢的浓度大，没有电极污染，能够较高压力下产生稳定的等离子体，生长的金刚石膜的质量较高。

微波等离子体CVD钻石合成法（MPCVD）能够制备大面积、高质量、高纯度的高级金刚石，经过加工以后可以制作钻石等装饰品，其价格仅为天然钻石价格的四分之一左右，只是微波设备和技术成本投资较大。而且纯度高的单晶金刚石不仅能够做成珠宝。电学、光学、力学和热力学等方面的优异特性还能够使它在半导体、5G通讯、高端装备、军工科技领域作为核心材料使用。

虽说目前掌握微波等离子体CVD钻石培育技术的厂家依旧是欧美厂家占主导，但国内市场也在蓬勃发展中，目前市场上国外主流公司包括Norton公司，Crystllume公司，Lambda.Technologies公司，Element Six公司，Fraunhofer公司，ASTeX公司，Westlnghouse电气公司等，国内主流公司包括如宁波晶钻、上海征世、杭州超然等；这些公司都在使用MPCVD法培育钻石。而且，还有越来越多使用HPHT法合成钻石的厂家也再朝着MPCVD法培育钻石这块转型中。可以说MPCVD法培育钻石的未来是一片光明。

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