中国粉体网讯 金刚石集超硬特性、极高热导率、宽光谱透光性和高载流子迁移率等优异性能于一身，在力学、热学、光学与电学领域具有广阔的应用前景。微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）是制备高品质金刚石的首选方法。优化MPCVD设备设计，提高其可输入功率水平，是改善MPCVD法沉积金刚石效率的有效途径。
MPCVD法以微波为激发源，在真空低压下气体被击穿形成等离子体，使得通入的H2、CH4离解为高活性的基团，从而在衬底上进行扩散、沉积形成金刚石。
MPCVD金刚石沉积机理模型
欧美等发达国家在MPCVD设备研制、高品质金刚石材料制备和应用领域一直走在前列。我国在MPCVD技术领域起步较晚，直至近年来，随着高功率MPCVD设备研制技术的进步，我国才在大尺寸高品质光学级金刚石材料制备领域有所突破，相关高品质金刚石产品也在极紫外线光刻机研制、热核聚变反应堆以及高能同步辐射光源线站建设等国家重大科研项目和科学装置中实现应用。
自MPCVD金刚石沉积技术发明以来，研究人员研制了各种结构的沉积设备。从最初的输入功率几百瓦的石英管式设备，到3kW左右的石英钟罩式设备，再到5kW功率水平的石英板式设备，技术人员通过不断改进石英微波介质窗口设计，减少等离子体与石英窗口材料之间的相互作用，MPCVD设备的可输入功率水平也随之不断提升。椭球谐振腔式和多模非圆柱谐振腔式MPCVD设备的出现将MPCVD设备可输入的微波功率提高到了一个较高的水平。
不同类型MPCVD设备
目前国内使用的MPCVD微波频段以2.45GHz和915MHz为主，对2.45GHz的装置而言，石英管式装置的微波功率较低，现在已经很少使用；石英钟式装置和圆柱金属谐振腔装置的功率水平适中；多模非圆柱谐振腔式装置和椭球谐振腔式装置的微波输入功率较高，一般超过5kW。对于频率较低（915MHz）的装置而言，其波长更长，产生的等离子体尺寸更大，可以沉积更大面积的金刚石，但相应的设备较大，加工相对困难。
2026年9月3日，中粉会展将在河南•郑州举办“第三届半导体行业用金刚石材料技术大会暨功率半导体技术应用与装备研讨会”。届时，我们邀请到北方工业大学安康副教授出席本次大会并作题为《MPCVD装备发展历程和趋势》的报告，报告将以微波介质窗口进行分类，综述各类MPCVD装备的优缺点，并对MPCVD装备的发展趋势进行分析。
专家简介
安康，北方工业大学机械与材料工程学院副教授，博士生导师。中国机械工程学会金刚石及制品领域青年工作委员会委员，《材料热处理学报》青年编委。近年来，获得机械工业科学技术奖、中国好设计等省部级奖项5项，主持科研项目10余项，发表论文80余篇，其中第一或通讯作者论文30余篇，授权专利40余项，参与团队标准1项。
参考来源：
[1]李义锋等：高功率微波等离子体化学气相沉积金刚石设备研发与应用
[2]刘富成等：微波等离子体化学气相沉积制备金刚石厚膜的研究及应用进展
（中国粉体网编辑整理/石语）
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