单晶氧化镓（β-Ga₂O₃）作为新一代半导体材料,其具有超宽禁带、高击穿场强、导电性能优异和深紫外波段透射率高等优良物化特性,在高频、高效率、大功率微电子器件与高电压设备领域有广阔的应用前景。对其进行切割,研磨,抛光等一系列加工工艺过程中,不可避免的会产生表面及亚表面损伤,严重制约了β-Ga₂O₃后续的应用,因此提高加工后的表面质量,降低亚表面损伤成为了β-Ga₂O₃加工过程中的关键技术。本文以纳米压痕技术为基础,对于β-Ga₂O₃的微观力学行为进行了研究,对游离磨料研磨加工后的表面及亚表面损伤进行分析,主要的研究内容与结论如下:（1）采用载荷控制的准静态法,对β-Ga₂O₃进行纳米压痕实验。基于Nix-Gao模型和Manika提出的幂律关系对β-Ga₂O₃的（100）和（010）两晶面的硬度与压痕深度关系进行拟合,研究了两晶面的压痕尺寸效应。实验结果表明:随着压入深度的增大,单晶氧化镓（100）和（010）两晶面的硬度和弹性模量均减小并趋于稳定,呈现出明显的压痕尺寸效应现象。β-Ga₂O₃的（100）晶面相对于（010）晶面有较大的弹性模量和较小的硬度。（100）晶面无尺寸效应时的硬度为8.238 GPa,微观尺度特征长度为101.196 nm,尺寸效应因子为0.1725;（010）晶面无尺寸效应时的硬度为9.824 GPa,微观尺度特征长度为88.033 nm,尺寸效应因子为0.1706。β-Ga₂O₃两晶面的尺寸效应因子均介于常见的金属材料与半导体材料之间,（100）晶面的压痕尺寸效应更明显。（2）基于纳米压痕技术室温下采用恒载荷法研究了β-Ga₂O₃的（100）及（010）晶面蠕变特性,通过拟合的方式获得蠕变应力指数。实验结果表明:纳米压痕法可以有效测量β-Ga₂O₃的蠕变变形,其两个晶面均表现出初始蠕变和稳态蠕变两个阶段,但（100）晶面具有较明显的初始蠕变阶段和稳态蠕变阶段,但（010）晶面的初始蠕变阶段不明显;保载载荷与蠕变位移,等效压痕应力呈正相关,但保载载荷对蠕变应力指数没有明显影响;β-Ga₂O₃不同晶面的蠕变应力指数差异较大,（100）晶面的蠕变应力指数范围在15.5²7.8,（010）晶面的蠕变应力指数范围在46.1⁶3.4,（010）晶面较（100）晶面具有更大的蠕变应力指数,具有更强的抗蠕变性能。（3）通过游离磨料研磨的加工方式,对β-Ga₂O₃进行研磨加工实验,研究了磨料粒径,研磨盘材质,加载压力对于β-Ga₂O₃表面质量的影响,结合三维形貌仪进行了表征。实验结果表明:β-Ga₂O₃（100）晶面在使用游离磨料研磨过程中,易出现微解理裂纹,微解理坑,舌形解理坑,解理台阶等四种形貌;降低磨料粒径,采用硬度较小的研磨盘材质,降低加载压力有利于抑制β-Ga₂O₃（100）晶面的研磨过程中解理现象的发生。提出了粗磨与精磨两步加工β-Ga₂O₃（100）的工艺路线,粗磨阶段采用W7金刚石磨料在铸铁盘上以60 g/cm²的加载压力进行研磨,研磨后表面粗糙度Ra为173 nm,表面存在大量微解理坑,精磨阶段采用W2.5金刚石磨料在锡铅合金盘上以15 g/cm²的加载压力进行研磨,研磨后表面粗糙度Ra为15 nm,表面存在大量浅划痕,划痕深度在120¹85 nm左右,没有解理现象。（4）通过截面显微法研究了β-Ga₂O₃（100）晶面的粗研磨与精研磨后的亚表面损伤。实验结果表明:β-Ga₂O₃（100）的粗研磨后共有两种类型的裂纹,长度大于30μm的粗大解理裂纹与长度小于10μm的微裂纹,微裂纹根据其形状与位置关系又分为中位微裂纹,斜向微裂纹,“T”型微裂纹,“人”字型微裂纹等,精研磨后只存在中位微裂纹与斜向微裂纹,并未发现解理裂纹。β-Ga₂O₃（100）晶面的粗研磨与精研磨后的亚表面损伤层深度平均值分别为22.8,4.4μm,为粗研磨与精研磨后的加工余量提供了参考。