自20世紀80年代初在全世界形成了研究化學氣相沉積（CVD）金剛石技術熱潮以來，CVD金剛石沉積技術、加工技術和應用技術得到了飛速發展。

（碳方程新材料 MPCVD-4 設備）

雖然90年代中期至1999年，CVD金剛石技術進入了一段較沉悶的發展時期，但這并不意味着人們對CVD金剛石技術的質疑，而是多方面因素影響的表現：大多數大學的研究組完成項目後目标轉移，但培養了許多未來從事該技術的人才；各國的研究經費已經基本到位，起了引導作用後完成使命，持續的研究将主要由有實力的大公司進行或出資贊助，研究成果一般為實用化技術，具有一定的商業保密性。

1999年後至今，國外除了原來的幾家專業從事CVD金剛石沉積設備和産品的公司外，又出現了幾十家專業技術公司。主要産品包括沉積設備，工具産品，電子器件産品，CVD金剛石材料以及專業加工設備等。

從商業角度看，盡管CVD金剛石具有優異的性能，但由于成本高，加工難度大，限制了應用的推廣和普及，與當初人們的過高期望值相差較大。随着低成本制備技術和加工技術的開發和針對性強的新産品的研發，CVD金剛石産品的廣泛使用将逐步變成現實，事實上這個過程已經在進行。

CVD金剛石沉積設備

經過近20年的發展，CVD金剛石制備技術無論從金剛石質量、尺寸、以及生長效率等方面都已取得長足的進步。除了下述四種生長技術外，還有火焰CVD技術、微波ECRCVD技術和RF等離子體CVD技術等，目前，實用化生長技術主要有：熱絲CVD、微波等離子體CVD、直流等離子體噴射、CVD熱陰極直流輝光等離子體CVD生産技術。

熱絲CVD（HFCVD）

熱絲CVD金剛石生長技術是最經典的生長技術。特點是設備一次性投資少，具有操作簡單、容易控制等優點。生長面積最大可達直徑200～300ｍｍ。但熱絲CVD生長技術由于氣體中活性成分低、無法加入氧氣并存在熱絲污染問題，難以制備出高純度金剛石膜。熱絲CVD技術制備的金剛石膜主要應用于耐磨、切削、磨削工具等機械加工領域。熱絲CVD技術的代表廠家有SP3公司，CRYSTALIN公司等。SP3公司推出的生長設備為600型（MODEL 600）。該設備的生長區域為12″×12”，沉積速度為0.3～1微米／小時，主要為制備塗層工具設計。

微波等離子體CVD（ＭＷＰＡCVD）技術

近年來微波等離子體CVD技術發展較快，功率在幾十千瓦以上，優越性也越來越明顯。微波放電産生的等離子體具有能量高、無雜質源等優點。生長過程中可以加入少量氧氣，進一步提高沉積過程中石墨成分的去除速率。微波生長設備主要用來制備光學級、介電級、甚至單晶外延等高技術應用的金剛石膜材料。

國内微波等離子體CVD沉積設備的技術水平與國外相差較大，這種差距将影響我國在這一領域的繼續發展，這個問題如果不能在近期得到解決，CVD金剛石在高技術上的廣泛應用将受到嚴重制約。

直流電弧噴射等離子體CVD技術

該種技術的特點是生長速度較快，氣體消耗量大。基本原理是：在一定氣體環境中利用直流電電弧放電産生的熱等離子體活化反應氣體來生成金剛石膜。由于熱等離子體溫度可高達5000K，因此原子氫濃度高于熱絲和微波CVD方法。上世紀90年代初美國NORTON公司開發了磁場擴束技術，用這種技術将電弧均勻擴束，生長大面積金剛石膜。

直流熱陰極等離子體CVD技術

該技術采用直流輝光放電産生等離子體，将基體放置在陽極，陰極受到離子轟擊溫度升高而生産金剛石膜。這是在1985－1995年期間由吉林大學發展的一種CVD沉積金剛石技術。韓國日進公司（ILJIN）也開發了多熱陰極直流等離子體CVD技術進行生産，已有平面度很好的直徑100毫米機械級金剛石膜批量生産。

不同的應用需要有不同的沉積工藝，一般可分為光學級金剛石膜工藝、機械級金剛石膜工藝、低溫沉積工藝、塗層工藝、摻雜工藝、異質外延工藝、單晶金剛石膜工藝、納米金剛石膜工藝。在進行這些工藝研究中最常用的設備是微波CVD金剛石設備。

光學級金剛石膜工藝

光學級金剛石膜具有寬波段透過、低介質損耗、高熱導率、高硬度、化學穩定的優異性能，是理想的窗口材料。光學級金剛石膜的制備要求等離子體電離密度高，通常采用大功率微波CVD設備，碳濃度低，基體溫度精确控制，加入少量的氧氣，系統真空密封性好、氣體純度高。金剛石膜晶粒尺寸大。生長速度低。

機械級金剛石膜工藝

機械級金剛石膜強度高，不透光。要求生長過程條件穩定，碳濃度高，生長的晶粒細小。

低溫沉積工藝

為了避免沉積金剛石膜時高溫對基體結構性能的損害，采用微波CVD和加入氧氣等技術降低沉積溫度，最低可達350℃。

塗層工藝

CVD金剛石塗層技術主要用于機械加工方面，尤其是在鑽頭等具有複雜形狀的切削工具方面的應用特别有意義，基本結構是在基體材料（通常是硬質合金）上沉積幾微米至幾十微米的金剛石膜，膜表面晶粒細小，粗糙度低。一般采用熱絲CVD技術。

摻雜工藝

作為半導體應用所必需的金剛石膜的摻雜技術和外延技術一直是吸引人們研究的重要問題，硼摻雜技術早已成功，氮摻雜技術進展不大。

單晶金剛石膜工藝

單晶金剛石膜首先為半導體應用所必需，但由于金剛石成核的高表面能，很難在矽單晶上實現異質外延，現在許多實驗室嘗試在單晶矽（100）面沉積高定向金剛石膜以期獲得大面積單晶膜。關鍵工藝是表面處理和成核控制。

同質外延金剛石有可喜的進展，Yogesh K.Vohra（Department of Physics，UAB）用微波等離子體CVD技術同質外延沉積單晶金剛石，生長速度達到30～40"m/h，沉積溫度1200℃～1300℃。

納米金剛石膜工藝

納米金剛石膜不僅有普通金剛石膜的硬度，而且表面光滑（光潔度Ra20nm左右），無須抛光。在微機電系統（MEMS）、耐磨塗層等領域有很好的應用前景。一般文獻中報道有多種納米金剛石膜沉積工藝，但應注意的是以氫氣為主的工藝不能稱為納米金剛石膜工藝，因為膜厚增加時（大于1微米）晶粒大小随之增加超過1微米。典型納米金剛石膜工藝為美國Argonne國家實驗室Dieter Gruen教授發明的微波氩氣CVD工藝，99% 氩氣1%CH4，基體溫度700℃，氣壓13300Pa。他們稱這種金剛石膜為UNCD（ultra-nanocrystalline diamond films）。

碳方程新材料（山西）有限公司 專業從事MPCVD技術研究開發和相關設備、産品的生産，CVD大單晶金剛石的工藝的研發，緻力于碳基材料應用技術的産業化。