随着微机械系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）的发展，薄膜材料受到广泛的关注。薄膜材料的力学性质对MEMS器件的性能具有较大的影响，因此需要准确表征薄膜的力学参数。但是，薄膜的机械性能与宏观块体材料之间区别较大，尤其是纳米量级厚度的薄膜材料，其力学性质不能用常规的力学模型进行分析。因此，需要借助纳米压痕技术，来准确测试微米或纳米量级的薄膜力学参数。纳米压痕测试是将一定几何形状的压头缓慢地垂直压入被测材料表面，并连续记录加载和卸载过程中的材料表面位移变化，以获得被测材料的载荷-位移曲线。之后通过压头几何形状、接触面积、载荷位移曲线等实验数据，可以计算获得被测材料的弹性模量、硬度等材料力学参数。本论文的课题主要研究SiO2薄膜材料的纳米压痕过程。首先，使用TriboIndenter对热氧化制得的SiO2薄膜进行压入试验，获得其硬度和弹性模量。随后，运用ANSYS有限元仿真软件，对该测试过程进行模拟，并带入材料参数进行计算。仿真得到的载荷-位移曲线与测试曲线吻合度较高，说明仿真模型可靠。之后，运用量纲分析的方法，进行薄膜材料的理论力学模型研究，并得到一组量纲函数。最后，进行多组仿真计算，并将其计算结果带入量纲函数中求解。最终获得SiO2薄膜的切线模量和屈服强度，建立了该薄膜材料的双线性力学模型。此外，本论文还研究了力学性能仿真过程中的一些非理想因素，例如残余应力与压头磨损等。仿真可知，当存在压头尖端磨损时，磨损程度越严重，则得到的弹性模量数值越大，因此需要准确测定接触零点，并且对压头尖端磨损程度进行修正。在MEMS器件的制备过程中，所用薄膜材料经历了从1200K降至常温温的过程。本论文对该温度变化过程进行了有限元仿真，得出薄膜内的残余应力应为压应力，且这种内应力会影响纳米压痕测试结果，使测得的弹性模量结果偏小。