金刚石单晶和多晶有何区别？
？？？在热学和光学应用中中有何区别？？

金刚石是我们都非常熟悉的超硬材料，，，人造金刚石晶体有多种不同的类型，，，大致可分为单形和聚形
，，每种类型都具有不同的特性和应用。。单形，
，
，就是同种晶面组成的晶体形态
。。比如说晶面都是（111）面或者都是（100）面组成的晶体形态就是单形，，
，典型代表就是，，，方晶都是由（100）面组成，，，，八面体都是（111）面组成。。。聚形，，，，是由两种或两种以上晶面组成的晶体形态，，也就是说聚形是由单形聚合而成。
。比如（111）面和（100）面聚合的形态就是六八面体聚形，，
，，这种晶型很常见，，，，合成生产中一般都是以六八面体为主。。。

金刚石单晶

金刚石单晶是由具有饱和性和方向性的共价键结合起来的晶体，，，，是金刚石晶体中最常见的类型，，，，其结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、、、
、同期性地排列，，，，具有缺陷少、
、、、无晶界制约的特点，，因此在导热性、、、
、硬度
、
、透光性以及电性能上有突出的优势。
。。

单晶金刚石

晶体结构
：金刚石单晶是由具有饱和性和方向性的共价键结合起来的晶体，
，，结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、
、、同期性地排列，，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，
，
，，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。
。。晶体结构均匀
、、、完整，，具有均匀的化学、
、、、热力学性质。。。

物理性质：金刚石单晶硬度大、、抗磨损性能好，
，，具有良好的导热性能和耐高温性能，，
，，能够在高温高压环境下保持稳定的物理和化学性质。。
。

导热应用：金刚石的热导性能基本上来自碳原子振动（即声子）的传播
，，金刚石中的杂质元素、、、位错和裂纹等晶体缺陷，，残留金属催化剂及晶格位向等因素都会与声子发生碰撞使其发生散射，
，，，从而限制了声子的平均自由程，
，，降低热导率
。。而金刚石单晶具有高度有序的晶格结构
，，
，
，使得其几乎没有晶界散射的影响
，
，，因此具有高达2200 W/(m·K)的导热系数，，，，与此同时
，，，金刚石具备化学性质稳定、、高绝缘性、、、介电常数小等特性，，基于这些优异的性能，，单晶金刚石有望在半导体衬底等多领域大幅应用。。
。。

光学应用：CVD法所制备的高质量单晶金刚石，，，，可做到完全无色透明，，，几乎没有任何杂质，，其高度有序的晶体结构也使得光在晶体中传播时不受到结构不规则性的干扰，，，因而呈现出更为卓越的光学性能。。它具有最宽的透过光谱，，从紫外的225nm到红外的25μm（波长1.8μm-2.5μm除外），，以及到微波范围内，
，，，单晶金刚石都具有优良的透过性，，，理论透过率高达71.6%
，，，用单晶CVD金刚石制作的微镜片(光学仪器中的透镜、、
、、棱镜等)以及红外窗口都具有极佳的性能
，，目前已应用于航天领域。。。此外，，单晶金刚石是一种性能优异的晶体拉曼材料，
，
，，使得拉曼激光可以实现更高的增益
、、更高的功率密度和可变波长 ，，为高功率激光的发展提供了新的机遇。。

金刚石多晶

多晶金刚石的结构是由众多细小的纳米级小颗粒通过不饱和键结合而成
，，与天然的黑金刚石（以黑色或者暗灰色为主色的天然多晶金刚石）极为相似。。。。与单晶金刚石相比，
，，，多晶金刚石晶粒呈无序排列，，，韧性好，
，
，
，具有更大的表面积，，，在承受更高的压力，，不会出现大面积破碎。。

晶粒结构
：多晶金刚石是由众多细小的纳米级小颗粒聚集而成，，，，经过提纯分级等后续处理得到不同粒度范围的多晶金刚石微粉
，，，，粒度一般不超过10微米。。。晶体结构不均匀，，
，
，缺陷严重、、
、脆弱，，具有尖锐棱角的不规则外形。。。结构与天然的Carbonado极为相似。。。通过不饱和键结合而成
，，
，，具有很好的韧性。。。

物理性质：金刚石多晶硬度不如单晶高，，，，但仍具有优异的耐磨性能和导热性能，
，能够在高温高压环境下保持一定稳定性。。

半导体领域：作为半导体材料
，
，，金刚石多晶与单晶材料的应用方向大有不同。。。多晶金刚石的光性能和电性能等不如单晶金刚石优异，，，，在光学级、
、
、电子级多晶金刚石膜的应用上相对苛刻
，，，，在制备上要求沉积速率理想和缺陷密度极低或可控，，但在导热方面，，，多晶金刚石仍有着接近2000 W/(m·K)的导热系数，，因此多晶金刚石膜一般是作为半导体功率器件散热的热沉应用。
。。相较于单晶金刚石，，，，其沉淀的技术水平也较容易实现，，，制备成本的优势也更加明显。。。

帝都光电帝都光电拥有MPCVD、、、、PVD、
、
、、MOCVD等国际一流设备,是国内率先实现MPCVD规模化量产多晶金刚石的厂家,拥有先进的金刚石制备和加工工艺,自主研发的产品达国际领先水平。。目前已有成熟产品:金刚石热沉片、、金刚石晶圆、
、
、、金刚石窗口片、
、金刚石异质集成复合衬底等
，，，
，其中金刚石热沉片热导率1000-2200W/(m.k)，，，晶圆级金刚石表面粗糙度Ra<1nm，
，，目前已应用于航空航天
、
、、、高功率半导体激光器、、光通信、、
、、芯片散热、、核聚变等领域。。。