在传统的热丝化学气相沉积(HFCVD)大面积金刚石膜体系中,衬底温度场和气体状态参数空间场的分布直接决定着薄膜的形核密度和生长速率.该文主要通过在不同能量传递机制体系下建立的一系列二维、三维数学模型,对影响衬底温度场、反应腔管道壁温度场、气体状态参数空间场的诸多工艺参数及复杂气相化学反应进行了系统的模拟计算,确定了大面积金刚石薄膜均匀生长的工艺参数优化值.同时,为验证模拟计算的可靠性,从实验角度出发对相关工艺参数取值与金刚石薄膜动力学生长之间的具体关系进行了研究.目的是为当前大面积金刚石薄膜的工业制备提供有价值的理论、技术依据.在大面积生长金刚石薄膜的纯热辐射机制中,对多个热丝几何参数包括热丝根数N、半径r、温度T<,f>、灰度ε<,f>、热丝间距D、热丝和衬底间距H对衬底温度空间分布的影响进行了详细地模拟计算,并讨论了不同位置辅助热丝与衬底温度场的关系,确定了各工艺参数的优化值.基于纯热辐射机制下衬底温度梯度的存在,采用有限差分法对不同边界条件下热传导对衬底温度分布的影响进行了首次模拟计算.在各工艺参数取优化值的前提下,对热辐射、热辐射+热传导、热辐射+热传导+热对流的三个不同能量传递机制中的反应腔管道壁温度场进行了首次系统的数值研究,不仅分析了纯热辐射机制下管道壁温度出现"奇异零点"的原因,也讨论了诱发气体热绕流现象产生的根本原因,这为工业化反应器管道壁的优化设计提供了理论依据.在连续介质的二维层流数学模型中,系统分析了HFCVD体系中的气体运动特征,在大量数值研究基础上,从实验角度出发,系统地研究了碳源气体(CH<,4>)浓度、衬底表面预处理及其他相关工艺参数取值与HFCVD金刚石薄膜形核和生长的对应动力学关系.