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化学气相沉积(CVD)金刚石大单晶生长与应用是近年来在CVD金刚石膜研究领域最重要的研究进展之一。CVD金刚石单晶是以高温高压(HPHT)合成金刚石单晶(Ib型)为衬底,通过CVD同质外延生长得到的。但在HPHT单晶衬底的选择,单晶衬底的表面加工状态控制与表面预处理,CVD外延生长工艺,单晶生长层剥离,以及单晶生长后处理工艺,等一系列技术环节都要求非常严格。高质量CVD金刚石单晶生长要求非常高的原子氢浓度和含碳基团浓度,一般均采用微波等离子体CVD方法,在很高的压力(10～40KPa)和相当高的衬底温度(900～1200℃)下进行。对微波等离子体设备,以及样品台的设计都是一个不小的挑战。CVD金刚石单晶的尺寸仅仅只受HPHT单晶衬底尺寸的限制。目前已经达到的技术水平为:单晶最大生长速率超过100m/h;单晶最大尺寸;12.5mm×12.5mm(半英寸);最大体积(重量)超过10克拉(高度超过10mm)。质量完全可以和IIa型金刚石单晶比美,最低杂质含量已经达到PPb(十亿分之一)量级。CVD金刚石单晶首饰(钻石)和工具已经在国内外市场出现,CVD金刚石单晶图元阵列探测器已经用于受控核聚变(托卡马克)装置和欧洲强子对撞机。CVD金刚石大单晶的出现,已为金刚石高温半导体应用开辟了一条崭新的技术途径,并将推进包括超高压物理,高性能探测器和传感器,金刚石生物医学应用等高新技术领域的进展。本文对此进行了详尽的综述。并给出了北京科技大学利用直流电弧等离子体喷射(DC Arc Plasma Jet)CVD技术进行金刚石大单晶生长的最新研究结果,讨论了可能的工业化应用前景。