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目前人工合成金刚石单晶的方法主要可分为两类：高温高压法（HTHP），化学气相沉积法（CVD）。其中HTHP法可获取的单粒尺寸相对较小，而且高温高压法合成的单晶可能含有触媒等杂质，并且无法有效地进行半导体掺杂。
而化学气相沉积法（CVD）是一种常见的薄膜材料制备方法，它利用气相前驱体在特定条件下发生化学反应，在特定基底上沉积形成所需薄膜材料。在单晶金刚石材料的制备中，通常采用作为甲烷和氢气作为前驱体，在高温（约1000℃）、常压（1大气压）或低压条件下，以单晶金刚石衬底作为基底，以气相外延的方式生长单晶金刚石，所用的单晶金刚石衬底可以是天然金刚石、HPHT金刚石或CVD金刚石。
据科学家介绍，培育金刚石的过程就像种粮食，“首先要有一个籽晶片，还需要用到甲烷气体，甲烷在能量作用下，形成了一个碳的等离子体，这个等离子体就像灰尘一样，在空气中慢慢沉积到金刚石的籽晶片，一点一点沉积上去。”
