鑽石具有硬度高、耐磨性好、帶隙寬、熱學、電學效能好等特性，使其適用於做精密切削材料、光學材料和量子資訊領域，對其摻雜後被認為是理想的半導體材料，鑽石又可分為多晶和單晶。多晶鑽石存在大量的晶界和晶體缺陷，晶粒取向雜亂無章，平整度差，會影響載流子運輸、複合等效能。而單晶鑽石的晶界和晶體缺陷非常少，晶粒取向一致並且其表面平整度好，優勢明顯

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人工合成單晶鑽石的方法分為高溫超高壓(UPHT)法和微波等離子增強化學氣相沉積(PECVD)同質外延法，相比而言，PECVD鑽石具有重複性好、易摻雜以及尺寸不受限等優勢。目前，美國卡內基地質物理實驗室能製造出克拉級無色的PECVD單晶鑽石，經切削加工後，其重量為2．3克拉;日本產綜署(AIST)透過PECVD法制備出較大尺寸的單晶鑽石和馬克晶片;英國元素六公司利用PECVD法生長出高品質的單晶鑽石，被用於電子器件以及光學領域。吉林大學在反應氣體中通入N2O，透過最佳化N2O濃度，一定程度上提高生長質量、降低表面粗糙度和提高生長速率。

目前，世界各國合成單晶鑽石所採用的裝置功率普遍較大(5kW以上)，使得裝置研發製造成本高、能耗高，而以往採用微波功率較低的裝置進行鑽石的外延生長，等離子體能量密度低，分解氣體的能量弱，使得膜的質量差，生長速率低。筆者採用自主設計的壓縮波導耦合腔體以及特殊設計的基片臺，能在低微波功率(800W)下，實現高氣壓(30～40kPa)放電，得到高能量密度的等離子體，從而提高鑽石生長速率。