单晶SiC作为第三代宽禁带半导体材料，具有宽带隙、高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高键合能等优点，被广泛用作高频大功率电力电子器件和光电子器件的衬底基片。作为薄膜材料生长的载体，其加工表面质量直接影响薄膜质量，决定电子元器件性能。本文基于加工亚表面损伤层检测的截面显微法提出了一种操作简单的截面制样方法，系统研究了单晶SiC材料的加工表面及亚表面损伤特征、材料去除机理和单晶SiC基片磨粒加工工艺。 解理截面制样法在单晶SiC基片亚表面裂纹检测的截面制作上与传统截面制样法相比，检测结果相同，但解理截面制样法的制样过程比传统截面制样法简单，不需要对截面进行研磨抛光，减少了二次损伤的影响，检测结果更直接反映亚表面实际状态。 通过Vickers压痕试验研究单晶SiC基片在Vickers压头的加载作用下的裂纹产生机理与扩展规律，分析单晶SiC基片压痕裂纹形成过程。Vickers压头在单晶SiC表面加载和卸载过程中，材料的变形过程存在三个阶段:塑性变形阶段、裂纹扩展阶段和微破碎阶段。压头压入单晶SiC表面会产生塑性压痕、侧向裂纹和径向/中位裂纹，但是各种类型的裂纹是否出现跟压入载荷的大小相关，随着加载载荷的减小，压痕出现脆塑转变。 通过对切割、研磨、磨削和抛光几种不同磨粒加工方法加工的单晶SiC基片的表面及亚表面损伤进行观测，结合单晶SiC材料的断裂机理，研究单晶SiC基片的加工表面及亚表而损伤特征和材料去除机理。单晶SiC基片粗加工过程中产生的表面及亚表面损伤包括表面破碎层和亚表面裂纹层，亚表面裂纹主要包括:侧向裂纹和中位/径向裂纹。 通过不同工艺方法的表面加工试验研究单晶SiC基片超光滑表面的形成过程。在研磨中，当磨粒粒度减小至1.5μm时，表面粗糙度Ra为24.0nm，最大亚表面裂纹深度为1.2μm，材料的去除方式大部分仍为脆性断裂，只有极少数部分凸起的碎屑发生塑性变形。在磨削中，影响最大磨粒切削深度的因素主要有砂轮磨料粒度、进给速度和转速，随着最大磨粒切削深度的减小，磨削表面粗糙度逐渐减小，材料的去除方式发生脆塑性转变。当最大磨粒切削深度大于临界砂轮磨粒切深时，材料的去除方式主要以脆性破碎为主，当最大磨粒切削深度小于临界砂轮磨粒切深时，材料的去除方式主要以塑性流动为主。采用325#金刚石砂轮磨削可以获得表面粗糙度Ra为17.7nm、最大亚表面裂纹深度为5.8μm的单晶SiC基片，晶片表面主要为耕犁划痕和空隙;采用8000#金刚石砂轮磨削可以实现对单晶SiC材料的塑性去除，磨削后晶片表面主要为塑性划痕，表面粗糙度Ra为2.5nm，不存在微米级的亚表面裂纹。在集群磁流变抛光中，采用W0.5的金刚石粉进行集群磁流变抛光能够实现单晶SiC材料的原子级去除，材料去除方式为塑性流动，最终获得表面粗糙度Ra为0.4nm、无亚表面裂纹的超光滑表面。
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