铌酸锂（LiNbO₃,LN）是一种被称作“光学硅”的人工合成晶体,在X-Cut、Y-Cut、Z-Cut三个晶面中,米勒系数为（100）的Y-Cut晶面硬度最低,弹性模量最小,应用范围最广泛。由于铌酸锂本身软脆的特性,使其在加工过程中极易破损,加工效率极低,因而要想获得表面粗糙度为亚纳米级的超薄晶片十分困难。铌酸锂晶体因在加工过程中会受到本身存在的热电效应和压电效应的影响,在此种情况下,若添加外场作用,探索其结构发生变化的影响因素,则对于丰富相应磨削加工理论具有十分重要的理论意义和科学价值。本文以铌酸锂晶体Y-Cut晶面为研究对象,在外加温度场、电场的条件下进行机械磨削,晶片从200μm逐渐减薄至80μm后,表征其微观结构发生的变化,并利用相关模拟软件对其变化的机理进行预测,为获得超薄铌酸锂晶片提供实验基础和理论依据,其具体研究工作包括:（1）分析了200μm厚度的Y-Cut晶面的铌酸锂晶片在不同温度场以及不同电场下进行机械磨削至80μm后晶体结构发生的变化。表征结果显示在温度场的作用下,随着磨削温度的升高,样品的Li/Nb的原子比逐渐降低,样品的碎裂面积越来越大,且碎裂部分集中在磨痕边缘,在45℃和60℃的条件下,样品均呈现单晶状态,在75℃时样品呈现多晶状态。在电场的作用下,结果显示随着电场强度的升高,样品的Li/Nb的原子比先减小后增大,样品的碎裂面积先减小后增大,碎裂部分集中在磨痕边缘,在2×10⁵V/m的电场作用下,样品呈现单晶状态,在1×10⁵ V/m和3×10⁵ V/m的电场作用下,样品呈现多晶状态。（2）利用Materials Studio中的Forcite模块模拟含有相应Li空位的铌酸锂模型在不同温度场作用下的分子动力学。从均方位移曲线和布居数分布的变化来看,温度越高,晶体结构越不稳定,无序性越高,但是空位率对于晶体结构的影响明显强于温度的变化。利用Materials Studio中的CASTEP模块模拟不同电场作用下相应Li空位的铌酸锂模型的分子动力学。均方位移和径向分布函数结果显示晶体的稳定性随着电场强度的增加先增强后减弱,一定的电场强度可以增强晶体的稳定性。（3）利用COMOSOL Multiphysics软件模拟仿真铌酸锂晶片不同温度及不同电场条件下产生的应力和应变。结果显示温度越高,晶片产生的应变位移和应力也越大。而随着电场强度的增加,晶片产生的应变位移和应力先减小后增大,在2×10⁵ V/m的作用下最小,这也说明电场在2×10⁵ V/m时可以在一定程度上抑制晶片的破碎。本课题探究了外场作用下铌酸锂晶片在磨削过程中易碎的原因,通过对晶体磨削前后微观结构的表征,认为晶体的多晶化是导致晶体易碎的主要原因。通过对晶体进行分子动力学模拟,验证了外场作用下晶体磨削后稳定性下降,无序性增强。通过对晶片模型进行多物理场耦合分析,验证了外场作用下晶片在磨削过程中受力不均匀,主要集中在边缘部分。计算结果与模拟仿真结果均与实验表征结果相一致。