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近年来，随着观测技术水平的提高，对薄膜生长过程进行直接观察成为可能，如借助STM和AFM等手段可观察到薄膜的岛状结构、表面重构和吸附原子扩散等现象，甚至直接观察到单个Ge原子在Si(100)表面的扩散过程。然而，对于在薄膜生长初期中单粒子、团簇（包括二聚物、多聚物）、空位和台阶缺陷等在基体表面的沉积、扩散与结合等过程，在实验观察和检测方面仍然受到一些条件的限制，而这正是薄膜生长的关键所在。因此，研究沉积粒子与基体表面的相互作用，在原子尺度上揭示薄膜生长初期发生的微观过程和结构演化，了解掌握这些微观结构（表面形貌、显微结构、晶体学性能、组分含量及其分布等）的演变规律，进而改进工艺流程和制备条件，节约薄膜制备的研发成本，这对提高薄膜的质量和推动相关产业的发展有着重要的意义。
动力学蒙特卡罗方法(KMC)是一种用于模拟表面生长随时间变化过程的方法，已经被用于InAs/GaAs以及Ge/Si量子点等外延生长过程的研究，取得了与实际情况相符的结果。
本文首先围绕薄膜生长模拟的基本理论和相关背景知识展开，并介绍了模拟的方法和模型。详细介绍了在本论文中所使用的动力学蒙特卡罗方法的理论和相关模型。
在均匀衬底上，模拟了不同衬底温度、沉积率对薄膜的外延生长的影响。构造200×200的点阵作为衬底，基于SOS模型，首先，模拟了薄膜生长初期的二维生长形貌。结果表明沉积速率和衬底温度都对表面形貌有着重要影响。随基底温度升高，粒子扩散能力增强，薄膜的生长经历了从离散到均匀的团簇过程，相应的薄膜岛密度下降，岛平均尺寸变大。其次，考虑薄膜生长的实际，模拟了衬底温度、沉积率对岛的三维形貌的影响。结果表明，原子在基底表面三维生长，由于要克服层间Ehrlich-Schwoebel势垒才能发生层间跳跃，所以随着基底温度的升高，所成岛的高度降低，薄膜的连续性较好，存在一个临界温度，使原子有能力克服ES势发生层间扩散，形成均匀的薄膜。最后，在200×200点阵上，周期分布方形，构成图形化结构衬底，模拟了衬底温度，沉积速率对薄膜生长初期的影响。模拟结果显示，图形化衬底降低了衬底温度和沉积速率对生长形貌的影响，衬底的微结构对原子的作用影响着表面岛的排布，使得不需要太高的温度和很低的沉积速率表面就能形成均匀排布有序的岛，为后续的三维生长提供有利的条件。