微波等离子体化学气相沉积技术( MPCVD)被认为是制备大尺寸高品质单晶金刚石的理想手段之一。然而其较低的生长速率以及较高的缺陷密度是阻碍 MPCVD单晶金刚石应用的主要因素。
1.高速率生长MPCVD单晶金刚石生长机理可简单描述为以下过程，即微波通过特殊设计的谐振腔谐振后在样品台上方区域形成集中的电场，将氢气、甲烷等原料气体解离形成原子氢和一系列含碳前驱体等离子体，随后在冷却到一定温度的籽晶表面沉积生长金刚石。
通过MPCVD单晶金刚石生长的过程可以看出，增加原子H和甲基CH3的浓度是提高单晶生长速率最直接的方法之一。除此之外，还有以下几种方法：
1.提高MPCVD单晶金刚石生长过程中的等离子体密度（提高生长时的气压和功率）；
2.一定比例氮气掺杂。在氮气掺杂比例较低的情况下，金刚石的生长速率能够显著提升，但随着氮气加入比例的提高，金刚石生长速率逐渐趋于饱和。
3.氩气掺杂。该方法是近些年兴起的提高MPCVD单晶金刚石生长速率的方法。在以往的MPCVD金刚石生长研究中，氩气一般是为了生长纳米晶或改变多晶金刚石的晶粒大小而引入的掺杂气体。
在MPCVD单晶金刚石的众多应用领域中，半导体方面的应用更具潜力，而诸如功率器件、探测器等性能对单晶金刚石中的杂质和缺陷十分敏感，因此需要高纯（氮杂质浓度ppb量级）和低缺陷( 缺陷密度小于 103cm-2 ) 的电子级单晶金刚石。
