分子动力学蒙特卡洛(KMC)是将蒙特卡洛(MC)算法以及分子动力学理论结合到一起的一种算法,其算法结构清晰简单,尤其适合模拟大规模粒子的运动过程。从微观的角度来研究GaN材料薄膜生长过程具有很重要的意义,因为新生长的薄膜表面形貌与生长初期岛的形成过程有很大关系。若是能从原子级的角度来研究薄膜表面的生长过程,那么对改进材料生长所需的工艺设备以及改善生长环境都是具有非常重要的指导意义。本文中采用动力学蒙特卡洛(KMC)方法来模拟氮化镓在MOCVD条件下的生长过程,其优点是能够清晰的给出GaN表面生长的微观过程。基于实验研究,本文对MOCVD生长GaN材料的反应路径进行了深入的研究分析,并根据本文实际反应条件,给出了气相反应模型和表面反应模型。基于气相反应模型和流体动力学(CFD)理论,采用CFD软件-Fluent对GaN气相反应过程进行了模拟,从而得到了各个气相生成物在衬底表面的浓度大小。根据FLUENT的模拟结果,将气相反应的主要产物单甲基镓(GaCH3-MMG)作为表面反应的主要反应前体。基于GaN材料的MOCVD表面反应模型、MC方法和Fluent模拟结果,建立了MOCVD生长GaN材料的KMC模型。在该KMC模型中,根据GaN的实际晶格结构,构建了二维六边形GaN衬底结构模型,并将衬底的边界设为周期性的边界,以此来避免边界效应的发生。根据所建立的KMC模型,在压强为100torr,衬底温度为1000-1500K的条件下,分别模拟出GaN材料在衬底温度为1073K、1173K、1273K、1373K和1473K这五个温度节点的条件下,生长速率的变化情况,即GaN材料的生长速率并不是随着衬底的温度升高而不断的增大,而是呈现一个先上升后下降的过程,这一现象与文献报道的实验结果相吻合。论文给出了1273K、P=100torr下GaN材料表面三维形貌KMC模拟图,可以看出,GaN薄膜在高温条件下的生长模式近似为二维生长。基于粗糙度的均方根理论,论文模拟了1073K、1173K、1273K、1373K和1473K下GaN材料的表面粗糙度,并给出了粗糙度rsm值与温度T的关系曲线。模拟结果表明,粗糙度rsm是随温度T的增加而减小,这与实验结果一致。