硅(Si)晶圆广泛用于半导体工业中的集成电路构造。随着大规模和超大规模集成器件的应用,迫切需要更大尺寸和更薄厚度的Si晶片,从而可以期望高输出和集成电路的良好性能。为了在晶片加工,精细抛光或研磨系统中实现高成本效益,许多研究人员对其进行了研究。超精密磨粒抛光是一种基于纳米尺度上的现代超精密机械去除技术,这对加工技术、实验环境、机床加工的超精度要求十分苛刻,使得实验处理较难进行。但是,采用分子动力学模拟的方法作可以满足这些要求。作为一种计算机计算方法,分子动力学模拟己经成为研究纳米尺度上各种材料检测和分析加工机理十分可靠的工具。在单晶硅的纳米加工过程中,为了研究材料加工效果、资源损耗、刀具磨损、位错成核及发射、裂纹形成和扩展机制等因素,本文通过LAMMPS开源软件建立三维分子动力学(MD)模型并通过OVITO软件进行后处理分析。论文主要工作如下:(1)采用不同旋转角速度的磨粒纳米压痕单晶硅进行了大规模MD模拟,分析了纳米压痕区域的应力,温度,势能的变化。此外,我们还通过研究位错,工件配位数,缺陷原子,载荷对三体金刚石磨粒纳米压痕单晶硅原子进行了详细的数值分析。本章的研究旨在通过研究磨粒的自转速度揭示纳米压痕单晶硅时的物理量产生的变化与趋势。(2)讨论不同抛光速度/深度的磨粒对工件内部硅原子配位数,加工过程表面形貌,亚表面层的损伤程度,摩擦系数以及抛光区域中应力,温度,势能随抛光距离的变化情况。尝试得出,抛光深度和速度这两个变量对以上提出的物理量产生的变化,最终说明单层石墨烯对三体抛光单晶硅的超润滑效果。(3)研究了超精密机械三体抛光并揭示纳米结构金刚石磨粒抛光表面的机理。为了阐明纳米结构磨粒的优缺点,就工件原子的相变过程,位错,结构化磨粒和非结构磨粒在纳米抛光中提取算法(DXA),表面形态,原子位移,温度分布和抛光力等计算结果进行了讨论。