纳米加工技术的进步是纳米科学发展的重要驱动力。越来越多的功能纳米材料,如等离子激元材料、有机-无机半导体、二维的石墨烯和硫化钼等,在纳米电子器件、光电子器件和生物医学等方面都展现出了巨大的应用前景。这些纳米材料的应用取决于纳米加工技术在纳米尺度上构筑具有独特光、电特性的纳米结构。随着高灵敏度、超快响应以及高度集成化器件的发展,对纳米结构尺寸和精度的要求也越来越高,对纳米加工技术提出了越来越大的挑战。传统表面图案化技术在加工结构的分辨率和成本等方面上存在诸多的局限性,限制了他们在纳米结构表面图案化中的应用,并催生新一代扫描探针加工技术的发展。作为新型的一种表面图案化加工技术,扫描探针加工技术利用微小的探针对材料进行加工,具有分辨率高、成本低、能进行即时在位成像、对材料的适用性好以及不需要掩模板等优点,是实现微纳尺度表面图案化的一类重要的技术手段。本文致力于原子力探针机械刻蚀技术对聚合物刻蚀剂材料体系的表面微纳结构制备和应用研究,主要的研究内容包括以下几个方面:1)通过优化加工参数,将探针机械刻蚀发展成为一种高精度、高效、可靠的表面纳米结构加工技术。以高分子聚合物膜聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为抗蚀剂,探讨了原子力针尖机械刻蚀技术中针尖形貌、悬臂梁作用力、探针运行速度、薄膜退火和聚合物分子量等工艺参数对PMMA薄膜图案化加工结果的影响。通过技术优化,成功在多种基底上面(如导电基底、绝缘基底和柔性基底)制备了高品质的聚合物图案。在此基础上,借助PMMA抗蚀剂,我们利用原子力机械刻蚀技术成功制备了纳米尺度的有机发光器件。2)利用探针刻蚀技术制备了一维的聚合物模板,同时结合理论模拟,研究胶体纳米粒子在凹槽结构中的组装行为。以此工作得到启示,利用电子束刻蚀方法制备相同的一维聚合物模板结构,对比分析粒子在两种结构中组装行为的不同,探究并揭示了沟道空间电势对一维胶体粒子结构可控组装的调控机理。最终发现空间电势调控作用的存在,使得小尺寸纳米粒子尤其是小于20纳米的胶体粒子可以在尺寸远大于它的模板中实现一维结构的组装,这大大的降低了对模板的尺寸要求,从而降低了对模板加工技术的要求,降低了制备成本。3)运用原子力针尖机械刻蚀技术,在PMMA的辅助下,发展了一种构筑多元化等离子结构的方法。在PMMA膜的作用下,我们利用原子力针尖刻蚀技术不仅可以直接实现纳米粒子的结构化,并且通过精确控制刻蚀过程中载荷力的大小,选择性刻蚀PMMA薄膜,实现尺寸大小不一的多元化等离子纳米结构的制备。通过这样简单有效的制备方法得到的多元化等离子结构表现出了多元化的拉曼增强响应信号,同时在有机发光器件中表现出了多元化的器件增强效果。