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本论文分为三个部分：电子全息及其数值重现，离子溅射致变Si表面纳米形貌的实验与模拟研究，以及磁控溅射成膜机理研究。
一．电子全息
电子全息由于可获得原子级分辨率的物质结构信息，而成为微观结构研究的一种有效手段，也可用于获得微电磁场分布。由场发射枪发出一相干电子束，通过样品的那部分电子束受到调制成为物波，另一部分未受调制的电子束则作为参考波，两束波通过电子棱镜时被偏转，最后在像平面上相干成全息图像。电子全息的重现是电子全息的关键技术，重现的方法很多，包括滤波法，神经网络，遗传算法等。滤波法方便快捷，但是信息有丢失；神经网络需对网络进行抗噪声预训练。本文应用遗传算法，以7×7超级像素为一基本计算单元，带电乳剂小球产生的微电场离轴电子全息图为例，借助复制，交换，突变等操作，直接搜索全局最优解，实现了对电子全息图的数值重现。结果证明：采用遗传算法重现离轴电子全息图是可行的，并获得高质量的微电场分布图。此研究有助于：电子全息数值重现方法的改进以及重现分辨率的提高。
二．离子溅射致变Si表面纳米形貌的实验与模拟研究
离子溅射Si表面产生的自组装纳米点随离子束流密度变化的现象，引起了广泛的关注。通常认为Bradley-Harper模型适用于解释半导体和无定型材料表面纳米结构的变化，特别是在束流密度>～280μA/cm<2>时，可以正确解释Si表面纳米点随束流密度的变化；但实验发现当束流密度<～280μA/cm<2>时，不能解释Si表面纳米结构随束流密度的变化。为此本文引入了Ehrlich-Schwobel模型一考虑引入Ehrlich-Schwobel台阶势垒修正B．H模型，很好的解释了小束流密度下，Si表面纳米点随束流密度变化的实验现象，并得知：有效ES扩散因子随束流密度的增加而减小，在束流密度接近280 μA/cm<2>时，ES势垒的影响可以忽略不计。此研究工作有助于今后模型的修正以及纳米点的控制。
三．磁控溅射成膜机理研究
采用多尺度模拟的方法，对等离子体磁控溅射沉膜的全过程进行了模拟研究，包括背景气体压强。首先模拟磁场分布；随后模拟等离子体放电的发生过程，得到轰击靶材的入射离子流密度分布和能量角度分布；然后利用这些已得到的数据计算靶体材料的溅射产额，得到靶体刻蚀剖面曲线；并对薄膜沉积进行了初步宏观模拟，得出了背景气压和溅射靶-基板间距，对薄膜厚度的影响。在上述工作的基础上，本论文着重介绍利用蒙特卡罗方法，对考虑了溅射原子到达基板后，发生迁移、脱附等物理过程后的薄膜生长微观机制，进行了模拟研究。得到了沉积在基板上的薄膜微观形貌图。模拟结果表明：在与磁场方向平行的靶表面时，等离子体密度分布较为均匀，靶材利用率最高；增大靶．基板间距，可以增加溅射原子碰撞机会，增大薄膜沉积范围，从而改善薄膜的整体均匀性；提高背景气体气压，同样可以增大薄膜沉积范围，改善薄膜均匀性。