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单晶氧化镓（β-Ga2O3）作为新一代宽禁带半导体材料,具有良好的物化性能,可以广泛应用于半导体照明领域,尤其是在GaN基LED衬底材料方面的应用很有前景。衬底基片对晶片材料超精密加工后的表面粗糙度有着纳米级/亚纳米级的精度要求,但是目前国内外对单晶氧化镓纳米力学性能及其超精密加工技术报道仍较少。本文深入研究了氧化镓纳米力学性能和固结磨料研磨工艺,对氧化镓材料的实际应用有着积极的指导意义。主要研究内容和结论有:通过纳米压痕和纳米划痕的试验方法,对β-Ga2O3（100）和（010）两个晶面的硬度、弹性模量等纳米机械性能以及弹性变形、塑性变形等力学行为进行了研究。通过对纳米压痕试验结果的分析,发现两面的载荷-位移曲线中均出现了pop-in现象,且（100）和（010）面首次出现pop-in时的压入载荷分别为:4.31mN和5.42mN,经验证纳米压痕过程中首次出现pop-in是晶体材料从弹性变形向塑性变形转变的临界点,计算得出临界点处两面对应的内部剪切应力值分别为60.02GPa和60.84GPa,相应的正应力值分别为14.39GPa和14.17GPa。分析得出（100）面的硬度是10.7GPa,比（010）的硬度12.3GPa要低,随着最大压入载荷的增加,两个晶面的硬度都在显著减少并趋于稳定,表现出明显的“尺寸效应”。（100）面和（010）面的弹性模量分别为209.6GPa和197.7GPa。纳米划痕试验结果表明,氧化镓（100）面和（010）面的塑性域加工切削深度范围分别是96nm576nm和84nm421nm。通过固结磨料研磨实验,探索了磨料粒径和研磨压力对氧化镓晶片研磨的材料去除率和表面粗糙度的影响,并分析了氧化镓（100）面和（010）面不同的材料去除特性。实验结果表明氧化镓材料去除率分别随着压力和粒径的增加而增大,但当磨料粒径大于W28时,粒径对材料去除率的变化影响已经不明显。磨料粒径越大,研磨后的表面粗糙度越高,研磨压力增大对表面粗糙度影响不大。氧化镓（100）面为易解理面,在本实验条件下材料去除方式以解理剥离为主,（010）面以脆性断裂为主,（100）面材料相较于（010）面更容易去除,但加工后表面质量不如（010）面。通过优化实验可知,采用3%的5μm粒径的碳化硅微粉研磨液,粒径为W28金刚石磨粒、研磨压力110g/cm2的金刚石固结磨料研磨工艺,加工氧化镓（100）面和（010）面的去除率分别达到17.75μm/min和17.28μm/min,加工后表面粗糙度分别为214.12nm和119.88nm,在粗磨阶段可以高效地去除氧化镓材料。图[44]表[6]参[66]