金刚石拥有超宽的禁带宽度、高击穿场强、高载流子迁移率、高击穿场强和优良的抗辐射性。因此，基于这些优越的性能，其在高功率、高频和高温领域发挥着重要的作用。可以说金刚石薄膜热沉材料具有广阔的应用前景和发展趋势。

对金刚石的许多量子应用研究集中在识别可以在碳晶格中发现的数百种不同缺陷。一种这样的缺陷是带负电荷的氮空位缺陷，称之为NV缺陷。目前金刚石薄膜NV Center已经被广泛应用在量子信息技术、精 密测量及生物检测中。

由于金刚石薄膜的诸多优异性质，如:大的禁带宽度、高的辐射强度、良好的化学和温度稳定性等，使其可以取代硅在极限条件下工作。

金刚石薄膜具有宽光谱透过率高、摩擦系数小、化学稳定性好等优良性能，金刚石从紫外到远红外直至微波波段，除开4~6µm位置存在微弱的吸收峰，其他波段都是透明的。再加上其优异的力学、热学性能，使得金刚石成为一种理想的光学材料。

目前流行的金刚石涂层的制备方法为MPCVD（微波等离子体化学气相沉积），MPCVD沉积金刚石成膜的过程中，金刚石薄膜的形核是保证金刚石薄膜高质量生长过程中非常重要的一环。金刚石在形核过程中，在金刚石表面能高的位置活性等离子体易发生吸附、堆积，当基团尺寸达到临界尺寸时，便会形核稳定成型。

目前，金刚石涂层的制备方法主要采用微波等离子体化学气相沉积，生长MPCVD单晶金刚石涂层所用反应气源主要有氢气（H2）、甲烷（CH4）、氮气（N2）和氧气（O2），在微波场的激励作用下裂解成H、O、N原子或CH2 、CH3 、C2H2 、OH等活性基团 。

金刚石涂层具有高硬度、低摩擦系数、高耐磨性以及很好的化学稳定性等优良性能，由它加工出的试样表面比较光滑，具有较高的表面质量。

硬质合金因其具有较好的韧性、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等特点已作为一种广泛应用于各类机械加工，特别是航天和航空工业、汽车等领域的刀具材料。随着军事、工业的迅速发展以及全球市场对硬质合金刀具要求的不断提高，如何对硬质合金刀具表面改性，使其获得更优异的物理化学性能一直都是行业研究的重点方向，进而借助这些研究提高金刚石涂层在精细加工领域中的应用。

金刚石因为具有高硬度、高导热率、低摩擦系数、低热膨胀系数和高化学稳定性等优点使其成为理想的刀具涂层选择。然而天然金刚石数量少，价格昂贵，不适合用作刀具涂层。经过科学家的不断努力，在20世纪50年代成功开发出了聚晶金刚石(PCD)刀具，金刚石刀具虽然有优异的切削性能，但仍然有许多不足，比如：粘结剂的加入降低了刀具的硬度和耐磨性，切削工件的精度难以保证，而且造价昂贵，只能制备简单形状的工具。

在利用化学气相沉积方法进行金刚石生长的过程中，需要先将谐振腔体抽真空，然后通入反应气体，在由微波产生的电磁场作用下，腔体内的电子相互碰撞并产生剧烈的振荡，促进了谐振腔内其它的原子、基团及分子之间的相互碰撞，使得腔体中充满过饱和原子氢和含碳基团，这些基团不断地在籽晶表面发生吸附、脱附、迁移、扩散和沉积，形成金刚石。