MPCVD技术，助力人造金刚石走向“高精尖”

作者：碳方程新材料（山西）有限公司
类别：行业新闻
更新时间：2025-03-21 14:31:11
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金刚石作为一种独特的材料，因其优异的力学、电学、热学和光学性能而广泛应用于各个领域，如电子器件、光学元件和生物医学等。然而，天然金刚石的稀有性和高成本限制了其在工业和科研领域的应用。为了解决这一问题，科学家们发展了多种人工合成金刚石的方法。主流的合成方法有高温高压(high pressure and high temperature，HPHT)法和化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD) 法。目前，常用的CVD法合成单晶金刚石，主要包括微波等离子体CVD法(MPCVD)、热丝CVD法火焰燃烧CVD法和直流弧光等离子CVD法等。

为什么选择MPCVD法？

当前成熟的 CVD 金刚石膜的生长方法主要有热丝CVD 法、微波等离子体 CVD法、直流等离子体喷射CVD法等。热丝 CVD 法虽然设备成本低，但灯丝容易断、基本上生长一次需要换一次灯丝。而且灯丝一般为钨丝，钨高温易挥发污染样品，因此样品质量不高，大多数只能做工具级金刚石薄膜。直流等离子体喷射 CVD 法具有气体温度高、能量密度大、离化率高的特点，但是其耗电量大，大幅增加了生产成本。微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法具有放电区集中、无污染、工作稳定、易于精确控制、沉积速率快、成膜质量高等优点。

MPCVD法制备人造金刚石的应用前景

1、工业领域

高品质级大颗粒金刚石在工业领域具有广泛的应用前景。例如，在磨削、切割、抛光等工艺中，高品质金刚石工具可以提高加工效率、降低成本、延长使用寿命。此外，金刚石颗粒还可用于制备高速钢、硬质合金等复合材料，提高材料的性能

2. 珠宝首饰领域

高品质的大颗粒金刚石在珠宝首饰领域具有极高的价值。金刚石的颜色、透明度、纯净度等因素决定了其观赏价值和收藏价值。MPCVD法制备的金刚石具有优异的物理性能和美观的外观，可用于制作高端珠宝首饰。

3. 科学研究领域

金刚石具有独特的物理性质，如高热导率、高电导率、高硬度等，使其在科学研究领域具有广泛的应用前景。MPCVD法制备的直径4英寸、厚度2毫米的金刚石微波材料可用于为“人造太阳”全超导托卡马克核聚变实验装置传输微波能量。

4. 半导体领域

金刚石具有优异的导电性和热导性，可用于制备半导体器件。MPCVD法制备的金刚石晶体具有较高的晶体完整性，有利于提高半导体器件的性能。

5. 光学领域

MPCVD技术制备的金刚石在光学领域也有广泛应用。例如，MPCVD制备的大面积金刚石单晶和多晶，可用于光学级单晶、电子级、散热片、微波窗口、激光窗口、THz窗口、化学电极等。

碳方程50200A MPCVD设备

碳方程的50200A MPCVD设备在生长多晶产品方面优势显著，设备采用915MHZ的微波频率，单炉可生产8英寸多晶产品，若用于生产单晶金刚石，单炉能够稳定产出多达 489 片尺寸为 7*7mm 的单晶金刚石。设备运行功率方面，采用50KW大功率装置，更大尺寸的多晶产品意味着更高的生产效率和更低的单位成本，能够满足客户大规模生产的需求。同时，我们的设备在技术方面也有着诸多创新和突破，确保了产品的高质量和稳定性。有效降低生产成本，提高产品的市场竞争力。