自1963年参研“121”项目合成国内第一颗金刚石至今，从两面顶高温高压合成金刚石、金刚石工具到化学气相沉积金刚石，中材人工晶体研究院有限公司(简称晶体院)走过了六十年艰难而辉煌的金刚石研究历程。在一代又一代研究人员的努力下，通过技术研发有力推动了我国金刚石制备及工具应用技术的进步，为我国金刚石行业的蓬勃发展做出贡献。回看晶体院金刚石六十年研发历程，本文由点带面，期望在科技研发攻关、技术成果转化、发展思维等方面为新时代金刚石领域工作者提供启示与借鉴。

人造金刚石作为一种高效的热管理衬底，在宽禁带半导体电子器件领域具有广泛的应用前景。然而微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法外延金刚石单晶的生长速率慢，表面粗糙度高，难以满足半导体器件的衬底需求。对此，本文采用MPCVD法制备金刚石单晶薄膜，通过分阶段生长监控样品的生长速率，结合显微镜照片和AFM表征样品的表面形貌和表面粗糙度，根据拉曼光谱和XRD分析外延薄膜的晶体质量，最终采用高/低甲烷浓度的两步法外延工艺，实现了金刚石单晶薄膜的高速外延，生长速率达到20 μm/h，同时获得了较为平整的表面形貌。本文所研究的甲烷调制两步法外延工艺能够起到表面形貌优化的作用，有利于在后续的相关器件研发中提供平整的金刚石衬底，推动高功率电子器件的发展。

超高压技术主要是研究如何能产生超高压以及物体在超高压状态下的物理性质改变的一门学科,是产生新材料和制造人造金刚石的主要技术。我国在超高压设备上仍然落后于外国的技术,大部分超高压设备需要从外国进口。由于外国各厂家对超高压设备的核心技术十分保密,因而不能借鉴和参考国际上的研究成果,我国对超高压设备的需求又逐年递增,因此我国对超高压设备的研究与改进迫在眉睫。本文通过对现在国内外各种超高压设备进行分析和总结,从承压能力、适用领域等多方面进行介绍,对各种超高压设备进行优劣势分析,并且对超高压设备的发展方向做出了展望。

将静态超高压高温合成的人造金刚石晶粒利用RTO包埋法制备成适合TEM观察的样品,发现这些金刚石晶粒是由多根细长的纳米多晶棒沿一定取向规则地以捆束状堆叠、聚集而成,而这些纳米多晶棒之间填充了无定型碳。也就是说,人造金刚石晶粒是由结晶碳素和无定型碳组成的。由此,提出并绘制了人造金刚石晶粒的微观结构模型示意图,可用于解释人造金刚石的各向异性及其他宏观性能特征。在以上结论的基础上,笔者认为业界经常提及的“单晶”金刚石称谓可能并不严谨,可能并不是纯粹由结晶金刚石材料组成。

皮秒激光精密加工金刚石等硬脆性材料是当前最佳工程解决方案与技术前沿热点。常规采用脉冲宽度≤20 ps激光光源, 可以实现切割面崩边＜5 μm, 表面粗糙度Ra1.6的切割质量。我们采用脉冲宽度200 ps的低成本皮秒光纤激光器, 对激光功率与切割速度等工艺参数进行优化, 通过外光路整形系统对光束进行整形, 以及聚焦透镜的优化设计等关键技术进行研发, 实现了切缝的最大崩边宽度≤6 μm、表面粗糙度Ra1.6的加工质量, 其加工效率与20 ps激光精密加工工艺一致, 生产成本显著降低, 满足了生产金刚石刀具精密切割需求, 可解决拉丝模、刀具刃口加工的后续抛光问题。

受激拉曼散射是一种重要的非线性光学频率变换技术,在拓展激光波段方面有十分广泛的应用前景。因此,寻找具有优良光学性质的拉曼介质,提高拉曼激光器性能,具有重要的研究价值。相比于传统的固体拉曼晶体,人造金刚石晶体具有拉曼增益系数大、拉曼频移大、导热率高和透过性好等显著优点,基于人造金刚石晶体的拉曼激光器能够获得更高的输出功率和转换效率。本文简要介绍了化学气相沉积法（CVD）制备的金刚石晶体的光学性质和热学特性,总结了基于人造金刚石晶体的拉曼激光器在紫外波段、可见光波段及红外波段的研究现状,并对其发展进行了展望。

用镜象法求解金刚石薄膜和铜组成的热沉中的热传导方程,计算了不同厚度金刚石薄膜对器件温升和各条间温差的影响。