【研究目的】

高品质CVD金刚石已成为宽禁带半导体、极高功率器件热管理、先进飞行器及极端环境光学窗口、珠宝及特种加工等领域的关键材料。2022年开始，美国已将高品质金刚石材料列出管制清单，严格限制相关技术及产品对我国出口。近年来，科技部、工信部、以及国防工业等多部门重点支持了以超宽禁带半导体、高功率电子器件散热、磁约束核聚变微波窗口等应用为背景的高品质CVD金刚石材料与装备研制，基本解决了金刚石材料“有无”问题。但目前国产大尺寸高品质CVD金刚石材料仍以跟踪英国元素六公司等国外品种为主，缺乏自主应用牵引的产品研发；同时具有市场竞争力的大尺寸CVD金刚石材料产业化工艺与装备的核心技术没有完全掌握，产品价格居高不下、技术成熟度仍不足，在国际市场竞争中处于不利地位。

【技术创新】

针对高品质金刚石材料制备及加工过程中沉积效率低、成型尺寸小、质量可控性差、加工周期长、以及应用场景有限等问题，同步开发了多模大功率微波等离子体CVD沉积系统，以及多磁场长通道直流喷射CVD沉积系统，发展了“应力自适应”及“过渡层自摧毁”的应力调控方法，实现了大尺寸、高品质金刚石材料的高效低成本制备；此外，开发了激光快速减材/加工成型以及复合抛光加工技术，实现了CVD金刚石材料的规模工业生产，金刚石材料的品质、成本、制备效率等指标达到国际领先水平。主要创新点如下：

（1）发明了多模谐振腔微波等离子体CVD沉积装置，实现4-6英寸范围高质量金刚石材料的高效沉积，核心装置具有自主知识产权；

（2）发明了多磁场调控磁控长通道直流喷射CVD沉积装置，实现了最大6-8英寸高品质金刚石材料的低成本制备，核心装置具有自主知识产权；

（3）发明了“应力自适应”及“过渡层自摧毁”的应力调控方法，金刚石成型完整率提升至90%以上，形成多项发明专利；

（4）发明了激光高速金刚石研磨技术，金刚石坯材加工效率提升一个数量级以上，且面型控制水平显著提升，形成多项发明专利。

【知识产权】

（1）发表相关研究论文300 余篇，出版专著3部；

（2）授权中国发明专利70 余项；

（3）获教育部技术发明一等奖、北京市科学技术奖、大学生科技作品大赛国赛特等奖等。

【应用行业领域】

半导体、通信、雷达、激光、珠宝等。

【成果应用情况】

2017-2019年，中国空间技术研究院，北斗导航专项工程产品配套；

2021-2025年，广东某新材料公司，横向合作和联合研发中心共建；

2022-2026年，河南某金刚石股份有限公司，横向合作和联合实验室共建。