在材料表面进行纳米尺度上的加工和改性研究已经成为纳米科技中的一个热点课题,特别是围绕利用扫描隧道显微镜(Scanning tunneling micro scope,简称STM)开展的研究活动。STM不仅可以直接观察到物质表面上的原子及其结构并进而分析物质表面的化学和物理性质,还可以在纳米尺度上对材料表面进行各种加工处理,甚至可以操纵单个原子。这一特定的应用将会使人类从目前微米尺度的加工技术跨入到纳米尺度和原子尺度,成为未来器件加工的一个重要手段。扫描隧道显微技术发展至今,出现了多种加工方法,而大多数加工方法都是基于探针与样品之间的电场效应,如:化学气相沉积、抗蚀剂的曝光和局部氧化等。基于STM的纳米加工技术作为一项新技术,在理论和试验方面还需要不断完善。本文对大气状态下STM的纳米电场加工进行了比较系统的研究。首先,讨论了不同偏置电压下探针与样品之间的方形势垒,分析不同偏置电压下电流密度分布函数,并研究了探针与样品之间的电场分布,从理论上对扫描隧道显微镜电场加工作了探讨与模拟分析。其次,构建了STM纳米加工系统,用VB编制了相应的电场加工控制软件,提高了对加工过程的操作性和可控度。同时进行了探针的制备研究,研制出电化学腐蚀钨丝的装置和快速响应的电路控制装置,制备出了满足STM纳米加工要求的微探针。最后,通过在金薄膜和单晶硅片样品表面上的电场加工试验,研究了隧道电流反馈类型、脉冲个数、隧道电流设置值的大小等因素对加工过程的影响,并对针尖形状的改变和纳米结构生成物的形状进行了研究。本文对大气状态下基于STM的电场加工,进行了理论和试验方面的探讨。