早在公元前700年，人們就知金剛石很硬，“金剛石”的英文名diamond來自希臘文“adamas”,意思是“無敵”。如果翻開材料物性手冊，將會(huì)發(fā)現(xiàn)金剛石的許多性質(zhì)是Z大和Z高的：金剛石在所有已知物質(zhì)中具有Z高的硬度，室溫下有Z高的熱導(dǎo)率，對光線而言從遠(yuǎn)紅外區(qū)到深紫外區(qū)是完全透明的，有Z低的可壓縮性，較佳的化學(xué)惰性，其生物兼容性超過了鈦合金等等。

然而由于天然金剛石數(shù)量稀少，價(jià)格昂貴，尺寸有限等因素，人們很難利用金剛石的上述優(yōu)異的性能。1796年，S. Tennant將金剛石燃燒成CO2，證明金剛石是由碳組成的。后來又知道天然金剛石是碳在地殼深處的高溫高壓下轉(zhuǎn)變而來的，因此人們一直想通過碳的另一同素異形體——石墨來合成金剛石。從熱力學(xué)角度看，在室溫常壓下，石墨是碳的穩(wěn)定相，金剛石是碳的不穩(wěn)定相；而且金剛石與石墨之間存在著巨大的能量勢壘（見圖1），要將石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，必須克服這個(gè)能量勢壘。表1為石墨和金剛石的熱力學(xué)性質(zhì)對照表。

根據(jù)表1中的這些數(shù)據(jù)進(jìn)行粗略計(jì)算，要使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石至少需要15000atm的壓力，而要使轉(zhuǎn)化速度達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的要求，使用的壓力一般要超過50000atm。根據(jù)熱力學(xué)數(shù)據(jù)以及天然金剛石存在的事實(shí)，人們開始模仿大自然的在高溫高壓條件下將石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的研究，即所謂的高溫高壓（HTHP）技術(shù)。美國通用（GE）電氣公司于1955年率先制成了HTHP金剛石，并于60年代將HTHP金剛石用于工具加工領(lǐng)域。通過添加金屬催化劑如Fe、Co、Ni、Mn、 Cr等可以使轉(zhuǎn)化溫度和壓力從3,000K，150，000atm下降到1,600K，60,000atm。圖2為生產(chǎn)金剛石的主要方法中碳的熱力學(xué)穩(wěn)定區(qū)相圖。

目前使用HTHP生長技術(shù)，一般只能合成小顆粒的金剛石；在合成大顆粒金剛石單晶方面，主要使用晶種法，在較高壓力和較高溫度下（60000atm,1800K），在幾天時(shí)間內(nèi)使晶種長成粒度為幾個(gè)毫米，重達(dá)幾個(gè)克拉的寶石級人造金剛石,較長時(shí)間的高溫高壓使得生產(chǎn)成本昂貴,設(shè)備要求苛刻，而且HTHP金剛石由于使用了金屬催化劑，使得金剛石中殘留有微量的金屬，因此目前完全代替天然金剛石還有相當(dāng)距離。而且用目前的技術(shù)生產(chǎn)的HTHP金剛石的尺寸只能從數(shù)微米到幾個(gè)毫米，這也限制了HTHP金剛石的大規(guī)模應(yīng)用。因而必須開發(fā)出一種新方法，用這種方法生產(chǎn)出來的金剛石，其形態(tài)能使得金剛石的那些優(yōu)異性能得到充分體現(xiàn)，這一形態(tài)就是用化學(xué)氣相沉積制備的金剛石薄膜。