随着现代科技的快速发展,作为半导体材料的单晶硅在制备过程中有着更加严苛地要求。如何高效率、高精度、低损伤加工单晶硅是我们迫在眉睫需要去解决的问题,这需要对单晶硅加工过程中的微观变形机制以及损伤机理继续深入探究。超精密磨削是硅加工中一种重要的加工方法,磨削工艺相当复杂,本文采用单点金刚石划擦仿真和实验的方法去揭示单晶硅在磨削过程中的损伤和去除机理,主要研究工作如下:基于分子动力学（MD）模拟建立理想晶体结构单晶硅划擦仿真模型,采用与实际磨削过程中相近的速度探究单晶硅的表面形貌的形成过程、晶体结构变化以及残余应力的分布等。在划擦过程中,单晶硅由立方金刚石晶体结构（Si-Ⅰ相）转变成非金刚石晶体结构以及少量的六方金刚石晶体结构（Si-Ⅳ相）。残余应力主要分布在亚表面损伤层中并且随着深度的增加压应力和拉应力交替变化。速度的改变影响了亚表面损伤层的厚度以及损伤层内部相变原子的组成比例,但是速度的改变不会影响到仿真过程中单晶硅材料塑性去除的方式,没有发现速度对脆塑转变的影响。构建含损伤单晶硅划擦仿真模型,探究不同划擦参数下二次纳米划擦对单晶硅表面/亚表面损伤的影响机理。模拟结果表明:当二次划擦深度较小时,主要去除初始划擦产生的非晶层材料,且非晶层底部部分材料转变回Si-Ⅰ相,非晶层厚度变薄;当二次划擦深度较大时,非晶层区域会进一步向下扩展,加剧单晶硅晶体结构的破坏。金刚石颗粒半径的适当减小有助于在二次划擦过程中减小亚表面损伤层厚度以及弹性恢复层厚度。划擦速度的增加使得弹性恢复层厚度减小并且改变损伤层内部相变原子的组成比例。在单晶硅的纳米划痕实验中,通过变载荷的方法观察到单晶硅的去除过程经历了塑性去除阶段、脆塑转变阶段以及脆性去除阶段。划痕两侧因为受到金刚石压头的挤压而呈现出微微隆起的轮廓。塑性去除过程中的划痕表面形貌平整,而在脆性去除中划痕周围有大量的裂纹产生以及材料崩碎的发生。在恒定载荷的单划痕、二次划痕实验研究中观察了不同法向载荷下划痕表面形貌以及切屑堆积的状态,验证了分子动力学仿真的结果。