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CVD金刚石膜因其难以替代的性能因而有着广泛的应用前景,尤其在高能量窗口应用领域的明显优势使得大面积光学级金刚石膜成为西方发达国家研究的重点。与其他沉积方法相比,微波等离子体CVD法（MPCVD）由于可提供纯净的真空环境和高密度的等离子体成为沉积高质量金刚石膜的首选方法。在实验室前期研究的基础上,本论文借助改进版非圆柱多模MPCVD装置,研究了微波功率、气压、气体流速等参数对金刚石膜沉积的影响,为大面积光学级CVD金刚石膜的沉积做出铺垫。本文研究内容如下:1.介绍了目前主流的国内外MPCVD装置的结构,并借助仿真模拟工具Comsol Multiphysics计算了各装置的电场分布模式。讨论了装置结构和电场分布模式对大面积光学级CVD金刚石膜沉积的影响。结果表明,相比于其他MPCVD装置,本论文用到的多模非圆柱MPCVD装置是实现大面积光学级金刚石膜沉积的较理想的装置,该装置能够在高微波功率下激发大面积高密度的等离子体,并且装置电场模式稳定能够保障设备能够长时间稳定运行。此外,模拟的电场分布图表明,对于常用的电场耦合MPCVD装置来说,凡是微波转换天线处都是强场区,这为天线处机械加工精度和水冷结构设计提供了依据。2.通过理论计算和模拟相结合的手段,探索微波功率、气压对等离子体负载的影响。在H2/CH4气氛中,研究了气压和微波功率以及其耦合作用对金刚石膜的影响。结果表明,随着气压和微波功率的升高,等离子体中氢原子浓度显著提高,C2基团浓度变化不大,CH基团呈现先增大后减小的趋势,而基片温度表现为升高得越来越慢的趋势,金刚石膜晶粒从“金字塔”形转化为“扑克牌”形,金刚石膜质量逐渐升高。在特定微波功率下,总是存在一个最优气压,在此耦合条件下,微波与等离子体耦合效率高,设备能够长时间稳定运行。3.在优化过的气压和微波功率条件下探索了气体流速对金刚石膜质量、形貌以及沉积速率的影响,以及讨论了装置的流场分布和改进意见。结果表明,随着气体流速的增加,金刚石膜质量和沉积速率表现为先升高后降低的趋势,其晶粒大小逐渐减小,并大胆预测在更高气体流速下可得到纳米级金刚石膜。此外,该装置流场稳定性就好,在气体流速高幅度变化情况下,并没有出现湍流的情况,且基片台上方流场速度分布较为均匀,并为了进一步提高均匀性,设计了一种新型的基片结构。结合沉积的金刚石膜沉积速率、质量以及均匀性等因素综合考虑可得出结论:本装置用于大面积高质量金刚石膜沉积的理想气体流速为300sccm。