压电单晶材料具有重复性好、可靠性高、声表面波传播损耗小等优点,晶体基片广泛应用于换能器、滤波器、传感器等声表面波器件。随着专用电话、卫星通信、光通信等微波通信系统的发展,对高频声表面波器件的需求量显著增加。与此同时对晶片的表面质量提出了更苛刻的要求。但目前国内晶片表面质量与国外存在显著的差距,已严重影响声表面波器件的成品率及高频化。因此基于这方面的课题有着一定的经济价值及应用背景,但目前尚缺乏系统的研究及足够的重视。本课题选取了二种应用较为广泛的压电单晶,铌酸锂晶体及石英,重点从微观分析的角度,结合工艺、性能及微观结构的关系,对其表面质量进行了分析测试及研究。评述了单晶表面加工损伤进行分析评价的各种方法。对各种分析方法的基本原理、主要特点及应用做了概要介绍。由于单晶表面损伤以及表面残余应力存在一定的梯度及各种表征方法的作用机理、作用深度不尽相同,因此不同的评价方法对同一样品的分析往往会出现差异。为了分析评价铌酸锂单晶单畴化的效果,应用扫描探针显微镜(SPM),对铌酸锂单晶片的电畴微观结构进行了分析表征。采用扫描力显微镜、X-射线衍射等表征手段,对不同工艺加工的铌酸锂单晶片,从表面微观形貌、表面畴结构和晶体表面结构完整性三个方面进行了分析检测,研究对比了LiNbO3晶片的表面加工质量。找出了影响高频性能的因素,主要体现在极化强度及电参数分布的均匀性、小角晶界、表面机械损伤等方面。分析讨论了引起表面微观结构及缺陷的工艺原因,提出了工艺优化途径。采用SEM观测与X射线双晶回摆曲线检测化学腐蚀逐层剥离深度相结合的方法,定量分析了36°AT切压电石英单晶基片经化学机械抛光后亚表面损伤层厚度,并探讨了表面损伤层的形成原因及对器件性能的影响。通过坐标变换的方法研究了压电参数在36°AT切附近的变化,应用Matlab软件对其数值变化进行了直观表示。研究结果对材料和器件生产者了解晶体表面质量与工艺及性能的关系,改进材料生产及加工工艺,控制生产流程以及提高器件质量等方面提供理论依据。