铌酸锂(LiNbO3, LN)晶体是一种集优良的电光、声光、压电、铁电等性能于一身的非线性光学晶体材料,并且其物理和化学性质稳定,耐腐蚀和耐高温,大块单晶体的生长技术简单。这些物理性能使之在光波导基片、光通讯调制器、声表面波滤波器、大功率超声换能器等方面获得了广泛的应用,被公认为光电子时代的“光学硅”。随着光电子技术的发展,对高精密、高集成光电子系统的需求与口俱增。由于铌酸锂晶体的硬度较低,韧性较高,利用传统的加工方法如研磨、磨削、机械抛光等方法加工铌酸锂晶体时,容易在其表面形成划痕、裂纹、磨粒嵌入等加工缺陷,并且加工效率低。本文在研究了铌酸锂离晶体纳米力学性能的基础上,对铌酸锂晶体的化学机械抛光工艺进行了实验研究,对于提高铌酸锂晶体加工效率和表面质量有着重要的实用价值。通过纳米压痕实验测量了LN晶体X-cut, Y-cut, Z-cut三个晶面的纳米硬度分别平均为12.8,9.1,10.6GPa,相应的弹性模量平均为209.6,98.3,172.2GPa。纳米压痕实验过程中,当加载力达到1000μN左右时出现了pop-in现象,透射电镜实验证实了pop-in发生后亚表面出现了纳米孪晶。通过赫兹及Oliver-Pharr理论计算出了X-cut, Y-cut, Z-cut三个晶面晶体发生pop-in现象时的最大切应力分别为20.6,13.3,18.4GPa,以及相应的正应力值分别为25.5,21,20GPa。此外,纳米划痕实验显示了LN晶体在纳米尺度下发生了塑性变形,在实验上为纳米加工奠定了理论基础。针对LN晶体在传统加工中容易出现划痕、裂纹等问题,进行了化学机械抛光实验研究。选择了三种抛光垫进行对比实验,结果表明吸水性好硬度较软的无纺布抛光垫可以获得高质量的LN晶篇抛光表面。优化了抛光压力以及转速等工艺参数,研制了含有氢氧化钾、双氧水、柠檬酸、硅溶胶等四种成分的化学机械抛光液,探索了磨粒粒径和抛光液中各成分含量对材料去除率和表面粗糙度的影响规律。采用化学机械抛光LN晶片的材料去除率可达到450nm/min,抛光后表面粗糙度Ra可达到0.43nnm。针对化学机械抛光容易导致平面度误差和塌边现象等问题,开发了具有边缘护环的硬合成革抛光垫机械抛光与软无纺布抛光垫化学机械抛光相结合的加工方法,在获得平整表面的同时能够快速去除表而残余划痕。采用粒径分别为W0.5,W3.5,W7的金刚石抛光膏进行边缘保护环的机械抛光实验,结果表明W3.5的效果较好。研究了化学机械抛光时间对平而度误差的影响,结果表明化学机械抛光时间越长,平面度误差越大。采用边缘保护环硬合成革机械抛光和软无纺布化学机械抛光相结合的抛光方法抛光LN晶片后的平面度值为5.3μm,表面粗糙度Ra为0.38nm。