碲锌镉(CdZnTe)晶片被用来制备室温核辐射探测器,它还是生长红外薄膜HgCdTe的理想衬底。CdZnTe晶片加工表面／亚表面的损伤会导致探测器的分辨率降低和外延生长薄膜的缺陷增加,因此,要求CdZnTe晶片必须具备超光滑无损伤的表面。目前,由于对CdZnTe晶体的力学特性和加工损伤机制以及CdZnTe晶片的超精密加工工艺缺乏系统研究,影响了单晶CdZnTe的应用。对此,本文在研究了CdZnTe晶体纳米力学行为的基础上,分析了用现有工艺加工CdZnTe晶片时的损伤机制,并研究了CdZnTe晶片的高效低损伤加工新工艺,对于提高CdZnTe晶体加工技术和应用水平有重要的理论意义和实用价值。主要研究内容和结论如下：通过纳米压痕和纳米划痕试验,研究了CdZnTe晶体的力学行为。结果表明,CdZnTe晶体不同晶面上硬度值均小于2 GPa,弹性模量值小于60 GPa,不同晶面上平均硬度最大相差35%,在同一晶面不同晶向上硬度相差约为40%,充分证明了CdZnTe晶体的各向异性。由纳米划痕试验发现,载荷小时摩擦系数平稳,材料表面以塑性变形为主；载荷大时摩擦系数波动大,材料表面发生了微破碎。沿不同晶向进行划痕试验时,摩擦系数在(110)面的<1 10>晶向和(111)面的<112>晶向较小。摩擦系数大的晶向塑性变形大,材料不易去除,应选择摩擦系数小的晶向进行加工,这为CdZnTe晶体的加工工艺提供了理论指导。对采用：游离磨粒研磨—机械抛光—化学腐蚀现有工艺加工CdZnTe晶片的表面质量和亚表面损伤进行了检测和分析,揭示了加工CdZnTe晶片时材料去除机理和表面损伤产生机制。结果表明,在游离磨粒研磨CdZnTe晶片时,材料去除机制是二体磨粒磨·损和三体磨粒磨损的综合机制,游离磨粒研磨后CdZnTe晶片表面存在凹坑和嵌入的磨粒,,表面粗糙度值大,亚表面损伤严重,在后续的加工中需要很长时间才能去除。机械抛光CdZnTe晶片时,表面材料主要在磨粒的划擦作用下被去除,晶片表面存在划痕,亚表面存在裂纹和多晶层等损伤。而经过腐蚀后CdZnTe晶片表面的局部地方仍然会存在凹坑、划痕等缺陷,不能满足作为探测器材料或外延衬底的要求。针对游离磨粒研磨软脆材料CdZnTe晶片后,表面存在凹坑和磨粒的嵌入、亚表面损伤严重的问题,提出了采用固结磨粒研磨和磨削CdZnTe晶片的新工艺。采用固结磨粒研磨和磨削CdZnTe晶片时,表面材料去除机制主要是磨粒对表面微切削作用的二体磨粒磨损机制,表面无凹坑和磨粒的嵌入。固结磨粒研磨后的亚表面损伤层深度仅为游离磨粒研磨后的三分之一；超精密磨削CdZnTe晶片后亚表面损伤层比研磨后的亚表面损伤更小,小于100nm。在CdZnTe(110)和(111)面上进行超精密磨削时,沿(110)面的<110>晶向和(111)晶面的<112>晶向磨削,可获得较小表面粗糙度。针对CdZnTe晶体的软脆特性,提出了采用化学机械抛光代替机械抛光加工CdZnTe晶片的新工艺,研究了化学机械抛光工艺并研制了化学机械抛光液。化学机械抛光CdZnTe晶片后,CdZnTe晶片表面无凹坑和磨粒的嵌入,表面粗糙度Ra值小于1nm,亚表面仅存在2 nm的非晶层。采用优化后的工艺参数对CdZnTe晶片进行超精密磨削,去除51μm的切割损伤层厚度只需要6 min,采用化学机械抛光工艺加工磨削后的CdZnTe晶片,去除磨削损伤层需要3 min,新工艺的加工效率比现有工艺的加工效率提高了3倍。