近年来,随着纳米技术的快速发展,纳米结构越来越广泛地应用于各种研究领域:纳米点或纳米凹痕可用于拉曼增强基底或进行信息存储;纳米沟槽可作为纳流控芯片的通道;周期性纳米沟槽阵列可作为纳米光栅。因此,纳米结构在纳米电子、纳米光学和纳米传感器等领域的技术发展中起到至关重要的作用。学者们致力于在广泛的材料表面研究高分辨率高精度纳米结构的加工技术,包括聚焦离子束刻蚀、电子束刻蚀和纳米压印等方法,但是这些加工方法对加工环境要求较为严苛,同时设备仪器昂贵,增大了加工过程的成本,因此纳米结构的加工技术还面临着重大挑战。综合考虑到纳米结构的加工分辨率、加工成本和加工效率等因素,基于原子力显微镜（AFM）探针的加工方法是一种简单可靠的纳米加工技术,不但可以在众多的材料表面实现纳米结构的制备,并且具有低成本、高精度和操作简单的优势。基于AFM敲击模式的动态刻划加工技术,探针悬臂梁在其一阶共振频率振动并压入样品表面进行动态刻划,探针尖端与材料的不连续接触可以减小加工过程中的侧向摩擦力,同时可以削弱侧向力对悬臂梁扭转的影响,而且由于敲击模式减小了探针样品间的相互作用,可以进一步降低所加工纳米结构的特征尺寸,此外在加工完成后还可以直接进行原位测量。然而,动态刻划加工技术对于材料的加工机理研究还不明确,工艺参数优化的研究还不够完善。因此针对以上问题,本文将详细地研究分析基于AFM敲击模式的动态刻划加工技术,研究内容包括以下几个方面:研究了AFM探针动态刻划加工的材料变形机理。针对AFM系统的敲击模式,建立了探针样品间的能量耗散与加工深度之间的理论模型,分析了加工速度和激振振幅等参数对加工深度的影响规律。采用相移的方法判定聚合物表面测量和动态刻划加工状态的转变规律。当动态刻划在聚合物表面产生塑性变形时,分别研究了纳米点、有材料堆积和无材料堆积纳米沟槽的加工机理。此外,建立了静态刻划和动态刻划加工单晶铜的分子动力学模型,对比分析了静态刻划和动态刻划加工纳米沟槽时切削力和位错的变化规律,揭示了动态刻划加工单晶铜的材料去除状态和加工机理。提出了在聚合物表面快速加工纳米点的新工艺方法。提出了快速制备纳米点的新工艺方法,分析了激振振幅电压、聚合物分子量、聚合物种类和激振频率对纳米点加工的临界速度和间距的影响规律,实现了纳米点的快速制备,并加工了纳米点阵列组成的8位ASCII码字符编码,为信息存储提供了一种新方法。研究了动态刻划加工工艺参数对纳米沟槽特征尺寸的影响规律。分析了在聚合物表面动态刻划加工纳米沟槽时,激振振幅电压、加工速度和加工方向对纳米沟槽特征尺寸的影响规律。此外,理论研究了探针刻划方向在单晶铜表面加工纳米沟槽时对材料去除状态的影响,从切削力和位错等方面分析了刻划方向对加工深度的影响规律,并通过实验验证了理论分析的结果。研究了纳米沟槽叠加制备三维纳米结构的加工过程。提出了加工凸起结构和凹坑结构的新工艺方法,分析了加工工艺参数对所加工纳米结构的影响规律,实现了加工高度可控的凸起结构和深度可控的凹坑结构制备过程。通过纳米沟槽和材料堆积叠加的方式制备了纳米沟槽阵列结构,进一步叠加实现了不同形状的高密度纳米点阵加工,纳米点阵作为拉曼信号增强基底,用R6G分子进行测试验证。