微波等离子体CVD法——最有发展前景的沉积金刚石技术

目前，微波等离子体CVD法被认为是一种理想的沉积金刚石的方法。

近年来，我国CVD金刚石行业加大资金投入，并在MPCVD领域取得了较大进展，CVD金刚石产量得到迅速增长。具体来看，从2014年的34.5万克拉发展到2019年，我国CVD金刚石产量增长至95.8万克拉以上，且在未来仍有着一定的增长空间。而随着技术的不断进步，市场需求的持续增长，我国CVD金刚石行业市场规模也在稳步扩大，发展到2019年已经增长至9750万元以上，与上一年7850万元的市场规模相比，增长近24.2个百分点，市场规模呈现出高速增长趋势。
从市场格局来看，近年来，随着我国CVD金刚石行业技术的不断成熟、市场规模的持续增长以及技术的逐渐扩散，吸引了众多中小型CVD金刚石生产企业加入市场其中，浙江、广东、江苏的中小型CVD金刚石生产企业数量最多，已经达到80余家，且仍在不断的增长中，市场格局较为分散。

MPCVD装置最核心的是微波系统

MPCVD装置最核心的是微波系统，其中微波谐振腔较为关键，如何将微波模式耦合聚集以及同时保证谐振腔真空密封性是装置的设计难点，MPCVD装置长时间运行是其稳定性的一个重要指标。MPCVD装置的总体发展趋势是产生更高洁净度、更高稳定性和更大尺寸高能等离子体的沉积环境等。
目前，MPCVD装置种类繁多，从最早的石英管式发展到如今的微波谐振腔式，逐渐克服了早期功率低、杂质多等诸多缺点。从微波等离子体谐振腔电场产生的模式来看，大体上可以分为两类，单模谐振腔MPCVD装置和多模谐振腔MPCVD装置。按腔体的形状来区分，则大体可分为矩形、椭球形和圆柱形谐振腔MPCVD装置三类。另外，根据微波频率的不同，可以将金刚石MPCVD系统分为2.45 GHz和915 MHz两类。相比而言，915 MHz微波波长更长，可以激发出的高电场范围更大，等离子体体积更大，更利于大尺寸金刚石膜的沉积。但长波长微波的传输以及维持大的等离子体球的运行需要更高的输入能量，限制大的等离子体球需要更大的腔室以及高能传输下硬件更强硬的承受能力，这些对915 MHz MPCVD装置的结构设计、硬件加工等提出了更高的要求，因而难度更高，研发成本和难度限制了915 MHz MPCVD装置的研究进度。在实际科研中，使用较多的是2.45 GHz圆柱谐振腔式MPCVD系统。

成都纽曼和瑞研发生产的HMPS-2080SP微波等离子体CVD设备，即为2.45 GHz大圆柱谐振腔式MPCVD系统，搭配沃特塞恩2450MHz-8KW第三代固态微波源。其性能优越，目前已经批量生产。