MPCVD技術(shù)，助力人造金剛石走向“高精尖”

作者：碳方程新材料（山西）有限公司
類別：行業(yè)新聞
更新時(shí)間：2025-03-21 14:31:11
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金剛石作為一種獨(dú)特的材料，因其優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)性能而廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如電子器件、光學(xué)元件和生物醫(yī)學(xué)等。然而，天然金剛石的稀有性和高成本限制了其在工業(yè)和科研領(lǐng)域的應(yīng)用。為了解決這一問題，科學(xué)家們發(fā)展了多種人工合成金剛石的方法。主流的合成方法有高溫高壓(high pressure and high temperature，HPHT)法和化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD) 法。目前，常用的CVD法合成單晶金剛石，主要包括微波等離子體CVD法(MPCVD)、熱絲CVD法火焰燃燒CVD法和直流弧光等離子CVD法等。

為什么選擇MPCVD法？

當(dāng)前成熟的 CVD 金剛石膜的生長方法主要有熱絲CVD 法、微波等離子體 CVD法、直流等離子體噴射CVD法等。熱絲 CVD 法雖然設(shè)備成本低，但燈絲容易斷、基本上生長一次需要換一次燈絲。而且燈絲一般為鎢絲，鎢高溫易揮發(fā)污染樣品，因此樣品質(zhì)量不高，大多數(shù)只能做工具級金剛石薄膜。直流等離子體噴射 CVD 法具有氣體溫度高、能量密度大、離化率高的特點(diǎn)，但是其耗電量大，大幅增加了生產(chǎn)成本。微波等離子體化學(xué)氣相沉積（MPCVD）法具有放電區(qū)集中、無污染、工作穩(wěn)定、易于精確控制、沉積速率快、成膜質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。

MPCVD法制備人造金剛石的應(yīng)用前景

1、工業(yè)領(lǐng)域

高品質(zhì)級大顆粒金剛石在工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。例如，在磨削、切割、拋光等工藝中，高品質(zhì)金剛石工具可以提高加工效率、降低成本、延長使用壽命。此外，金剛石顆粒還可用于制備高速鋼、硬質(zhì)合金等復(fù)合材料，提高材料的性能

2. 珠寶首飾領(lǐng)域

高品質(zhì)的大顆粒金剛石在珠寶首飾領(lǐng)域具有極高的價(jià)值。金剛石的顏色、透明度、純凈度等因素決定了其觀賞價(jià)值和收藏價(jià)值。MPCVD法制備的金剛石具有優(yōu)異的物理性能和美觀的外觀，可用于制作高端珠寶首飾。

3. 科學(xué)研究領(lǐng)域

金剛石具有獨(dú)特的物理性質(zhì)，如高熱導(dǎo)率、高電導(dǎo)率、高硬度等，使其在科學(xué)研究領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。MPCVD法制備的直徑4英寸、厚度2毫米的金剛石微波材料可用于為“人造太陽”全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置傳輸微波能量。

4. 半導(dǎo)體領(lǐng)域

金剛石具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和熱導(dǎo)性，可用于制備半導(dǎo)體器件。MPCVD法制備的金剛石晶體具有較高的晶體完整性，有利于提高半導(dǎo)體器件的性能。

5. 光學(xué)領(lǐng)域

MPCVD技術(shù)制備的金剛石在光學(xué)領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。例如，MPCVD制備的大面積金剛石單晶和多晶，可用于光學(xué)級單晶、電子級、散熱片、微波窗口、激光窗口、THz窗口、化學(xué)電極等。

碳方程50200A MPCVD設(shè)備

碳方程的50200A MPCVD設(shè)備在生長多晶產(chǎn)品方面優(yōu)勢顯著，設(shè)備采用915MHZ的微波頻率，單爐可生產(chǎn)8英寸多晶產(chǎn)品，若用于生產(chǎn)單晶金剛石，單爐能夠穩(wěn)定產(chǎn)出多達(dá) 489 片尺寸為 7*7mm 的單晶金剛石。設(shè)備運(yùn)行功率方面，采用50KW大功率裝置，更大尺寸的多晶產(chǎn)品意味著更高的生產(chǎn)效率和更低的單位成本，能夠滿足客戶大規(guī)模生產(chǎn)的需求。同時(shí)，我們的設(shè)備在技術(shù)方面也有著諸多創(chuàng)新和突破，確保了產(chǎn)品的高質(zhì)量和穩(wěn)定性。有效降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力。