本文采用微波等离子体化学气相沉积法,研究了氮气浓度对等离子体基团以及单晶金刚石生长速率、生长质量、表面形貌以及应力等方面的影响。具体研究内容包括以下两个方面:1、在保持其他参数不变的条件下,采用等离子体发射光谱、激光拉曼光谱等测试技术,研究不同浓度的氮气探究其对等离子体基团、单晶金刚石的生长速率和生长质量的影响。结果发现:添加氮气使等离子体中出现了一种新的基团,即CN基团,而等离子体中其余的基团种类并没有明显的变化。氮气的添加对H_α基团和CH基团的基团强度影响较小,对C₂基团和CN基团的基团强度影响效果显著,C₂基团的基团强度随氮气浓度升高而逐渐降低,CN基团的基团强度则随着氮气浓度的升高而增大。I_（Hβ）/I_（Hα）随着氮气浓度的升高而降低,而I_（Hβ）/I_（Hα）与电子温度成正比,因此可以判断电子温度随着氮气浓度的升高而降低。单晶金刚石的生长速率随着氮气浓度的提高而不断上升,但是速率的变化趋势则由快变缓,最大生长速率可达到37μm/h,但是当氮气浓度为1.5%时,其生长速率最终趋于饱和值,而当氮气浓度达到2%时,单晶金刚石的生长速率则出现了下降的趋势。通过单晶金刚石的拉曼光谱发现,随着氮气浓度的升高,非金刚石相峰逐渐增高,荧光背底波动程度逐渐增加,单晶金刚石的生长质量逐渐降低,内部出现较多的非金刚石相和缺陷。综合上述实验结论,我们认为单晶金刚石生长速率和生长质量之间的最佳平衡点在氮气浓度为0.2%～0.5%之间。2、探究了不同氮气浓度对单晶金刚石应力以及表面形貌的影响,结果发现:当使用的种晶本身具有一定的拉应力时,随着氮气浓度的升高,单晶金刚石的内部应力整体呈现出降低的趋势,拉应力逐渐减小;而当选取的种晶本身质量良好、基本无应力时,随着氮气浓度的升高,生长后的单晶金刚石的金刚石拉曼特征峰逐渐向高波段偏移,整体呈现出压应力,并且压应力的大小随着氮气浓度的升高而变大。通过光学照片发现,未添加氮气条件下生长的单晶金刚石表面形貌呈现出层流状生长,且表面平整,无明显缺陷存在,随着氮气浓度的升高,单晶金刚石表面的层流状生长层逐渐被一个个细小、形状较为不规整的但与圆形类似的“球包”所取代,并且表面生长出非常多外形呈现出椭圆形的类丘状体的缺陷,当氮气浓度进一步升高时,这些类丘状体缺陷不断汇聚、堆叠最终转变为表面光滑、分界明显的“球状体”。