薄膜技术在现代科技领域中有着广泛的应用,薄膜科学研究成果转化为生产力的速度愈来愈快。人们对薄膜的生长过程通过理论和实验进行了深入的研究,其中计算机模拟是重要的方法。在外延生长中,可以认为生长单元是以平均频率随机地沉积到基底表面上(substrate),生长单元在基底上的扩散也具有随机特征。因此,可以很自然地将生长单元的沉积,扩散和脱附都作为统计过程来进行描述,而蒙特卡罗方法(Monte Carlo)方法本质上就是一种统计方法。因此,MC很自然地被用于研究这一过程。 本文首先较全面地从理论上分析了薄膜生长过程中原子在表面上的各种动力学表现,涉及的内容包括亚单层生长时,原子在表面上的扩散,粘接,成核。作为研究的基础,我们还介绍了目前这方面理论研究中所主要使用的各种方法,主要有第一性原理计算,分子动力学模拟,蒙特卡罗模拟,速率方程等。我们着重的对蒙特卡罗方法进行了介绍,包括基本思想,特点,应用等等。最后介绍了我们独立研究开发的DLA,多中心生长和引入了Morse势的二维生长模拟的Matlab源代码及其模拟结果。 DLA模拟结果为形成一个分形状的岛,这个模型给出的岛的平均分支宽度为1个原子宽度。多中心生长的模拟分为分形和团状生长两种情况,软件同时得到了它们的团簇数和平均大小等参量。我们重点介绍了在前人基础上发展的一套比较完整的二维MC模型。模型中引入Morse势描述粒子间的相互作用,考虑粒子的沉积、吸附粒子的扩散和蒸发三个过程。研究了粒子间相互作用范围α和允许粒子行走的最大步数对薄膜生长形貌的影响。结果表明:在不同的α值下,随粒子行走步数的增加,薄膜的生长都经历了从分散、分形、混合到团聚的过程;在同一最大步数下,α值越大,薄膜越易趋向于分散生长。