单晶金刚石的特点是硬度和耐磨性，金刚石是由具有饱和性和方向性的共价键结合起来的晶体，因此它具有极高的硬度和耐磨性，并且单晶金刚石还应用在三个高端领域：

  超精密加工

  相比聚晶金刚石，单晶金刚石内部没有晶界，使用单晶金刚石作为刀头的刀具可以达到原子级的平直度及锋利度；通过单晶金刚石刀具的超光洁表面和无缺陷副切削刃的作用，可加工出光洁度极高的镜面，这是目前其它任何材料无法达到的。因此单晶金刚石刀具已广泛应用于航空航天、精密仪器仪表等领域。

  光学行业

  金刚石在目前所有的固体材料中具有最宽的透过光谱，从紫外的225nm到红外的25μm（波长1.8μm-2.5μm除外），以及到微波范围内，金刚石都具有优良的透过性。由于金刚石此种优异的光学特性，同时抗辐照损伤性强，加上其高硬度、高热导率、高化学稳定性和低膨胀系数，金刚石是制作现代红外光学窗口的理想材料。同时单晶金刚石还可以做成大功率激光器件的输能窗口，金刚石的耐高温及耐热震特性可使激光器件输出功率大幅度的提高。

  粒子探测器

  金刚石探测器相比于传统的硅基探测器具有灵敏度高、暗电流小、抗辐射能力强以及使用年限长等优点。这是因为金刚石具有极宽的禁带宽度（5.45eV），且金刚石晶格中C-C键键能非常高，以及碳原子对高能粒子辐射的吸收截面很小等特性决定的。当高能粒子经过单晶金刚石时，由粒子的离化作用在金刚石晶体内部形成电子-空穴对，对金刚石施加外加电场时，电子和空穴分别朝反方向运动，即形成迁移电流，迁移电流的强度与入射高能粒子的强度与数量成正比，通过检测迁移电流的大小即完成对入射粒子强度的测量。

  由于金刚石粒子探测器的优良特性，使其特别适用于需要检测高能粒子的装置，如核聚变堆和核裂变堆，空间辐射探测器等。

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