由嵌段共聚物自组装形成的介观晶体,其结构单元为大分子基团,基团之间的相互作用远小于硬物质中的分子间相互作用,因此是典型的软物质体系。软物质体系中,熵对自由能的贡献不可忽视,甚至比焓的贡献更重要,所以体系更容易受到热涨落和外场的影响。这一特性一方面增加了晶体结构中缺陷的产生概率,但另一方面,却为研究者提供了控制缺陷的可行方法,即通过调控外场来实现目标结构。缺陷,会破坏晶体结构的平移对称性,但这种破坏已经被证明并不总是有害的。通过设计成核条件来诱导实现非规则的晶体结构,也就是制备具有特殊缺陷图案的纳米结构,在半导体行业中具有潜在的应用价值。基于此,本论文采用基于含时金兹堡朗道理论的元胞动力学方法,研究多种受限体系下,利用异相成核使嵌段高分子自组装形成具有特定图案的稳态缺陷分布的动力学过程,并分析缺陷性质。论文的第一章和第二章分别介绍了研究背景和研究方法,研究方法中重点介绍了含时金兹堡朗道理论。在论文的第三章,我们提出了在二维介观晶体结构中设计缺陷图案的概念,这一概念的核心思想是利用异相成核产生不同取向的相区,然后在相区生长融合的过程中产生特定缺陷图案。为证实这一概念,我们考察了嵌段共聚物体系(AB两嵌段共聚物/C均聚物)在各种正多边形的横向受限体系中的成核分相和生长过程。模拟结果表明,在顶角与本体六角结构匹配的正多边形受限条件下可以获得无缺陷六角结构,例如正三角形和正六边形,相反,角度不匹配时,则会出现各种缺陷图案,如正方形、正五边形和正八边形。一般情况下,顶角角度不匹配的正多边形的边界能引起两种异相成核模式,分别是角诱导成核和边诱导成核。对于边诱导成核,其每条边都能独立诱导成核晶粒,形成和边的数量相等的径向线组成的放射状缺陷图案,且每条径向线指向顶点。对于角诱导,由于每个角上的成核晶粒的数量和方向取决于顶角的角度,所以,角诱导成核产生的缺陷图案更加丰富。对于正方形受限体系来说,在每个角上都会沿着密排面方向形成一个晶粒,方向随机,这意味着四个角上晶粒方向的不同组合会导致不同的缺陷图案,包括“+”“∠”、“-”、“(?)”等。在正五边形的受限条件下,六角结构会自动调整以适应不匹配的角而产生的拉伸或者压缩,导致晶粒在每个角的两侧都有一个密排面平面,从而在五个角上形成的晶粒相交会形成指向并且垂直于各边的径向线图案。相比之下,在正八边形受限体系下,六角结构被拉伸得过度偏离理想的120°,导致在角上分裂成两种晶粒取向,最终形成与边诱导同样的指向顶点的径向线缺陷图案。在第四章,我们探讨了各种图案中缺陷的性质,主要针对5-7缺陷对的间距进行了深入分析。通过对正五边形和正方形受限体系下多个样本中的缺陷进行统计发现,六角结构中特有的5-7缺陷对之间的间距与传统晶体的缺陷间距关系基本吻合。随后通过构建测试模型,对连续变化位向差的缺陷分布进行考察,发现缺陷间距同样满足该关系。这两章的研究结果,一方面说明了利用异相成核进行嵌段共聚物自组装的缺陷图案设计的可行性与正确性,另一方面也说明了这一技术可以向更广泛的领域进行推广。第五章给出了总结。本论文提出通过异相成核来构造目标缺陷图案的简单概念,并且在多边形受限下模拟了一些有趣的缺陷图案。基于这一概念,我们可以构造具有各种缺陷图案的非规则晶体结构,这可能在光/声子晶体以及纳米半导体刻蚀等领域具有潜在的应用价值。此外,从这个概念可以推广到其他晶体体系,对系统研究缺陷具有一定的理论指导意义。