金刚石具备许多优异的物理化学性能，高的硬度、高的热导率、高化学稳定性、高光学透过性、极宽的禁带宽度、负的电子亲合性、高绝缘性和良好的生物兼容性等。这些独特的物理化学性质结合在一起使金刚石可以应用于众多领域，这也使得金刚石成为近几十年中最有潜力的新型功能材料之一。

　　单晶金刚石的人工合成方法一般分为两类：高温高压法(HTHP)和化学气相沉积法（CVD)。CVD 法所制备的高质量单晶金刚石，则可做到完全无色透明，几乎没有任何杂质，同时如果在生长过程中有选择性的通入掺杂气体，便可以制备出多种有色金刚石。正因为CVD金刚石具有如此多的优点，其将成为未来材料发展的主流，可广泛应用到如机械加工、通信、半导体、能源、国防、航空航天、军事武器等尖端领域中的关键部位。

　　一、超精密加工

　　起源于上世纪50年代，金刚石作为切削材料目前已经成功应用于超精密加工领域。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。

　　二、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MPCVD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。

　　三、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。

　　四、半导体及电子器件

　　由于单晶金刚石具有高电子和空穴迁移率、高击穿电压、高热导率，在掺杂后可半导体化，使其成为目前已知的最优秀的宽禁带高温半导体材料。目前已经在MPCVD法制备的大尺寸单晶金刚石上获得高达1150m2/V的迁移率。一旦以金刚石为基体的高温半导体可以大规模应用，那么目前世界上的硅基半导体产业将面临巨大变革，金刚石高温半导体将会引领下一次半导体产业革命。