碳有三种已知的同素异形体：金刚石、石墨和富勒烯。
金刚石晶体中每个碳原子都以sp3杂化轨道与另外4个相邻的碳原子形成共价键，每四个相邻的碳原子均构成正四面体(a)，形成无限的三维网。四个正四面体为一个晶胞，晶体类型为立方面心(b)。金刚石中的C-C键很强，所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以金刚石硬度非常大，不导电，熔点在摄氏3800℃。金刚石在纯氧中燃点为720～800℃，在空气中为850～1000℃。室温下不溶于任何酸和碱，高温下不耐含氧酸盐和强碱，一定温度下与铁、钴、镍、锰和铂等金属发生化学反应。
CVD（Chemical Vapor Deposition化学气相沉淀）金刚石，是含碳气体和氢气的混合物在高温和低于标准大气压的压力下被激发分解，形成活性金刚石碳原子，并在基体上沉积交互生长的多晶金刚石（或控制沉积生长条件沉积生长金刚石单晶或者准单晶）。
由于 CVD 金刚石中不含任何金属催化剂，因此它的热稳定性接近天然金刚石。 CVD 金刚石晶粒呈无序排列，无脆性解理面，因此呈现各向同性。
(一)CVD金刚石的主要性质：
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硬度 |
抗拉强度 |
抗压强度 |
摩擦系数 |
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8000~10000Kg/mm2 |
272 Kg/mm2 |
9.8×1013 Kg/mm2 |
0.05~1 |
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杨氏模量 |
密度 |
热冲击系数 |
泊松比 |
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1.05GPa |
3.51g/cm3 |
107W/m |
0.22 |
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热导率 |
热膨胀系数 |
电阻率 |
相对介电常数 |
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8~20W/(cm·K) |
2.3×10-6/℃ |
~106Ω·m |
5.7 |
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电子迁移率 |
空穴迁移率 |
饱和电子漂移速度 |
禁带宽度 |
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2200cm2/V·S |
1800 cm2/V·S |
2.5×107cm/s |
5.45ev |
由于CVD金刚石具有如此多的优异性能，使的CVD金刚石在机械，微电子，热学，光学，宇航，军事，医学等领域具有无可替代的作用和广阔的应用前景。
(二）直流电弧等离子体喷射法生产CVD 金刚石：
目前生产CVD金刚石有：热丝法，微波等离子体法，直流热阴极法和直流电弧等离子体法。其中直流等离子体法以生长速度快，金刚石膜的纯度比较高而胜过其他几种方法。直流等离子体法制备金刚石膜基本原理如图(c)。
（c）
