單晶金剛石的特點是硬度和耐磨性，金剛石是由具有飽和性和方向性的共價鍵結合起來的晶體，因此它具有極高的硬度和耐磨性，并且單晶金剛石還應用在三個高端領域：

  超精密加工

  相比聚晶金剛石，單晶金剛石內部沒有晶界，使用單晶金剛石作為刀頭的刀具可以達到原子級的平直度及鋒利度；通過單晶金剛石刀具的超光潔表面和無缺陷副切削刃的作用，可加工出光潔度極高的鏡面，這是目前其它任何材料無法達到的。因此單晶金剛石刀具已廣泛應用于航空航天、精密儀器儀表等領域。

  光學行業(yè)

  金剛石在目前所有的固體材料中具有最寬的透過光譜，從紫外的225nm到紅外的25μm（波長1.8μm-2.5μm除外），以及到微波范圍內，金剛石都具有優(yōu)良的透過性。由于金剛石此種優(yōu)異的光學特性，同時抗輻照損傷性強，加上其高硬度、高熱導率、高化學穩(wěn)定性和低膨脹系數，金剛石是制作現代紅外光學窗口的理想材料。同時單晶金剛石還可以做成大功率激光器件的輸能窗口，金剛石的耐高溫及耐熱震特性可使激光器件輸出功率大幅度的提高。

  粒子探測器

  金剛石探測器相比于傳統的硅基探測器具有靈敏度高、暗電流小、抗輻射能力強以及使用年限長等優(yōu)點。這是因為金剛石具有極寬的禁帶寬度（5.45eV），且金剛石晶格中C-C鍵鍵能非常高，以及碳原子對高能粒子輻射的吸收截面很小等特性決定的。當高能粒子經過單晶金剛石時，由粒子的離化作用在金剛石晶體內部形成電子-空穴對，對金剛石施加外加電場時，電子和空穴分別朝反方向運動，即形成遷移電流，遷移電流的強度與入射高能粒子的強度與數量成正比，通過檢測遷移電流的大小即完成對入射粒子強度的測量。

  由于金剛石粒子探測器的優(yōu)良特性，使其特別適用于需要檢測高能粒子的裝置，如核聚變堆和核裂變堆，空間輻射探測器等。

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