单晶硅（Si）具有优异的物理机械性能,被广泛的应用于微电子行业。然而,由于其高硬度高脆性的特点,单晶硅内总是包含裂纹夹杂等一系列缺陷。这些缺陷对材料的加工性能以及使用性能有着巨大影响。随着电子器件的小型化,对硅晶片的精度要求已经到达了纳米尺度。在如此微小的尺度下,加工过程中即使很小的缺陷也会对晶圆的性能产生巨大影响,材料的去除机理以及缺陷的演化机理与宏观尺度下也有很大的区别。因此,研究超精密加工过程中带缺陷单晶硅内的纳米作用机理,将有助于提高工件表面质量,防止工件过早失效,进而提高单晶硅工件的使用性能。建立了纳米压痕带裂纹单晶硅的三维分子动力学模型,模拟了相同压痕条件下不同裂纹的演化情况。探究了纳米压痕过程对裂纹演化的影响,以及裂纹闭合方式对测试参数和压痕结果的影响。此外,建立了相应的理论计算模型,结合理论计算分析了裂纹尖端的应力情况,揭示了不同裂纹的演化趋势以及演化的内在机理。通过三维分子动力学模拟和理论计算分析,研究了单晶硅内纳米裂纹在三体抛光过程中的演化过程。探究了不同倾角裂纹的演化差异,以及初始温度对裂纹演化的影响。发现了两种不同的裂纹闭合方式,分析了裂纹演化对抛光过程的影响,揭示了裂纹倾角与演化方式之间的关系,以及初始温度对裂纹演化结果的影响。使用分子动力学模拟研究了磨削过程中单晶硅内碳化硅（Si C）夹杂的演化情况。对比了不同直径和位置的夹杂在磨削过程中的演化,总结了夹杂直径和位置对夹杂演化和磨削过程的影响。虽然磨削过程中夹杂原子很难被大量去除,但夹杂会对工件的类金刚石结构、温度、势能、平均磨削力等物理量产生明显影响。本文建立了含裂纹单晶硅的纳米压痕模型和超精密抛光模型,以及相应的理论计算模型。此外,还建立了含Si C夹杂物的单晶硅磨削过程的分子动力学模型。从纳米尺度研究了裂纹和夹杂缺陷对单晶硅超精密加工过程的影响。研究结果可以为材料设计阶段的选择和优化提供指导,达到提高工件使用性能的目的。