金刚石涂层的制备方法

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 。其中含碳活性基团（CH2 、CH3 、C2H2）将在金刚石表面形成气固混合界面，在动态平衡模型或非平衡热力学模型下实现金刚石（SP3）、非晶碳或石墨（SP2）的生长。因为氢等离子体刻蚀非晶碳或石墨（SP2）的速度比刻蚀金刚石（SP3）快得多，所以MPCVD金刚石表面的非金刚石相被快速刻蚀，从而实现金刚石生长。

具体分为以下过程：

Ａ→Ｂ过程：在微波等离子的作用下，金刚石表面的C-H键断开，脱离的H原子和等离子体中的H原子形成H2，金刚石表面将形成碳的悬挂键和多余的电子。

Ｂ→Ｃ 过程：等离子中的一个甲基（CH3）和金刚石表面多余的电子形成共价键。

Ｃ→Ｄ 过程：金刚石表面的甲基失去一个H原子，裸漏出电子。

Ｄ→Ｅ 过程：金刚石表面的碳环打开，形成一个多余的电子和一个C=C 键。

Ｅ→Ｆ 过程：金刚石表面的C=C键转变为C-C和多余的电子，并和金刚石表面多余的电子形成新的C-C键，从而将碳源合并到金刚石表面。

Ｆ→Ｇ 过程：等离子体中H原子和金刚石表面多余的电子结合。

然后通过Ａ→Ｇ多次循环就实现了单晶金刚石生长。