单晶硅具有优良的机械性能、电子学性能以及物理性能,被广泛地应用于构建半导体器件、大规模集成电路、太阳能电池等方面。硅基纳米加工技术在纳米科技领域具有重要的地位,是实现纳米科技产品的基础。目前,典型的硅基纳米加工技术,包括光刻技术、纳米压印技术、聚焦离子束技术和扫描探针技术等,都在改进现有工艺的同时,进一步了拓展纳米加工的应用范围。然而,随着纳米技术的深入发展,任何一种加工方法都难以满足多元化的应用需求。近年来,摩擦诱导选择性刻蚀加工方法是在扫描探针加工技术的基础上,结合湿法刻蚀技术进而提出的一种新型纳米加工方法。该方法简单、灵活、分辨率高,同时具备不依赖于模板以及外加电场等优点。然而,摩擦诱导选择性刻蚀过程基于化学反应,温度对选择性刻蚀加工的影响规律不清、加工机制不明,尚需开展进一步的研究。本文采用扫描探针显微镜、纳米力学测试系统、自主研制的大面积微纳米加工设备以及相关的分析测试手段,系统性地研究了温度对单晶硅表面摩擦诱导选择性刻蚀的影响,阐明了温度对选择性刻蚀过程的影响机制;在此基础上进一步发展了单晶硅表面压痕诱导选择性刻蚀加工方法。本论文的主要研究内容和创新点如下:(1)考察了温度对单晶硅表面摩擦诱导选择性刻蚀的影响规律在KOH溶液选择性刻蚀过程中,单晶硅表面所形成的凸结高度随着刻蚀温度的升高而增加;而当温度为80℃时,所形成的凸结构会出现高度不均匀情况。温度的升高将导致表面粗糙度增大和亲水性增强,而其微观机械性能却随着温度的升高而降低。利用X-射线光电子能谱(XPS),对选择性刻蚀前后的表面化学成分分析表明:不同温度下的选择性刻蚀后,未在单晶硅表面并引入其他杂质。(2)阐明了温度对单晶硅表面摩擦诱导选择性刻蚀的影响机制分析可知,温度升高引起的更频繁的碰撞频率,从而导致剧烈的化学反应,即导致单晶硅选择性刻蚀后所得到凸结构高度增大。根据凸结构高度随温度的变化拟合曲线表明,选择性刻蚀速率的自然对数的变化与温度的倒数是呈线性关系的,因而该过程可用阿累尼乌斯方程表达。进一步分析表明,摩擦诱导选择性刻蚀的活化能Ea估算值为0.33～0.38 eV。(3)发展了单晶硅表面的压痕诱导选择性刻蚀加工方法基于摩擦诱导选择性刻蚀机理,探索了单晶硅表面的压痕诱导选择性刻蚀纳米加工方法。对于压痕诱导选择性刻蚀加工,刻蚀时间和压痕载荷决定了金字塔凸结构的高度及曲率半径,即随着刻蚀时间或者载荷的增加,凸结构高度亦增加;通过控制加工参数,可实现多针尖的阵列加工。本论文系统研究了温度对单晶硅表面摩擦诱导选择性刻蚀的影响规律,优化加工条件,为单晶硅表面实现大高宽比结构的可控加工奠定了基础。同时,本文研究进一步丰富了摩擦诱导选择性刻蚀加工的原理和方法,也探索了压痕诱导选择性刻蚀纳米加工方法:通过控制加工参数可以获得高度均匀一致的金字塔形凸结构阵列,其有望应用于多针尖阵列加工。