科普 | MPCVD设备及技术

MPCVD，全称微波等离子体化学气相沉积 (Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition)。 顾名思义，其核心在于利用微波能量来激发气体产生等离子体，进而在特定条件下，让气态原料中的碳原子在基片（通常是金刚石籽晶）上沉积、结晶，最终生长出金刚石晶体。

MPCVD技术历史可追溯到20世纪70年代，科研人员首次探索微波等离子体在材料沉积中的应用，通过石英管式装置实现微米级薄膜沉积,早期的MPCVD设备经历了石英管式、石英钟罩式等雏形阶段，但受限于低沉积效率，20世纪90年代至今，谐振腔技术的革新，圆柱形谐振腔和环形天线式反应器的出现显著提升了微波能量的利用效率，这一阶段的技术突破使设备功率从最初千瓦级提升到6KW，等离子体直径扩大至150mm以上，单晶金刚石沉积速率突破200μm/h。

1、纯净度高

无需电极或高温灯丝，从源头上避免了金属污染物的引入，可生长出纯度极高的金刚石晶体。

2、结晶质量优

微波产生的等离子体活性强，其中高浓度的氢原子能有效刻蚀掉非金刚石结构的碳（如石墨），促进高质量金刚石晶体的生长，缺陷少、杂质含量低、晶体结构完美。

3、尺寸潜力大

技术发展迅速，已能稳定生长出大面积、厚尺寸的单晶金刚石（商业上直径已突破1英寸，并持续向更大尺寸发展）。

4、工艺可控性强

微波功率、腔体气压、气体种类及比例、基片温度等核心参数均可独立、精确地调控。这为生长特定性能（如掺杂实现导电性、光学性）、复杂结构（多层膜）的金刚石提供了巨大灵活性。

1、晶籽准备

挑选高质量的晶籽，通过严格的清洗程序，确保晶籽表面无任何杂质和污染物。同时利用显微镜等精密工具，对晶籽进行细致检查，确保其表面光洁，无多晶或其他缺陷。

2、放入MPCVD设备中生长

将清洗并检验合格的晶籽置于MPCVD设备中，通过精确控制温度、压力、气体成分等关键参数，启动钻石的精细生长过程。

3、毛坯钻石生长中

在低压高温下，气体会分裂出一个个碳的等离子体，到“种子钻石”上，经过数周的生长，钻石毛坯逐渐成形，达到我们所需的厚度。

4、毛坯钻石的修整

生长的钻石边缘会有多晶，此时需切除其黑色多晶边缘，确保毛坯的纯净度。

5、严格质检

钻石毛坯进入严格的质检环节，包括颜色、净度、切工、尺寸等多方面的全面检查。只有通过严苛质检的钻石毛坯，才能被认定为合格产品。

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。

MPCVD技术培育出的高品质金刚石，早已超越了传统珠宝的范畴，正成为推动多个高科技领域发展的关键材料，应用于终极散热材料 (热管理)、极限光学窗口、航天航空等多个领域。