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表面原子扩散是晶体与薄膜生长研究中的重要内容之一。在薄膜生长过程中，表面杂质的存在将导致局域表面晶格畸变，从而导致其附近表面原子扩散行为的变化，进而影响表面原子的形态、薄膜的生长模式以及薄膜的微观状态，甚至改变器件的物理性能。因此，了解杂质原子的运动规律及其对表面微观状态、表面稳定性的影响和掺杂引起表面性质的变化，对于理解表面的许多微观过程和宏观现象有重要意义。本文运用分子动力学方法，利用埋入原子势(EAM)模型，分别对两种不同类型的杂质，即与Cu互溶的Pd原子和与Cu不互溶的Ag原子在Cu(100)面的扩散行为进行了分子动力学模拟，并对杂质原子的两种典型扩散机制，即vacancy-mediated机制和atom-exchange机制的扩散势垒进行了静力学计算。进一步，以分子动力学模拟及其静力学计算为依据，通过简化模型的建立，应用动力学蒙特卡罗方法(KMC)模拟了在薄膜表面空位浓度、键能等因素对杂质原子扩散行为的影响。
本文的主要研究内容及结论如下：
1．用分子动力学模拟了Pd和Ag原子在存在空位的Cu(100)表面内的扩散行为，观察得出这两种杂质原子都是以vacancy-mediated机制为主的方式进行扩散的。
2．用分子动力学方法中的静力学计算研究了Pd和Ag原子在Cu(100)表面以vacancy-mediated和atom-exchange两种机制的扩散势垒，计算得出：Pd和Ag原子在Cu(100)表面内扩散时，atom-exchange机制下的扩散势垒要远远大于vacancy-mediated机制下的势垒，说明在空位和杂质同时存在时，杂质原子主要通过与空位交换位置进行扩散。
3．用动力学蒙特卡罗方法计算模拟了在薄膜表面空位浓度对杂质扩散行为的影响，通过对各种能量组合下杂质原子扩散行为的模拟得出：
1)影响杂质原子扩散的因素有温度、空位浓度及其原子间的相互作用，三者通过竞争机制对杂质原子的扩散产生影响。
2)当温度升高、空位浓度增大或者异种原子间的相互作用键能E<,AB>增大时，空位容易结合成团簇，从而导致杂质原子平均驻留时间减小、长程扩散增多以及跳步距离变长等现象。
3)平均驻留时间的对数与温度的倒数成正比关系。
4)杂质原子驻留时间的分布呈e指数衰减，衰减指数为b，高温时ln(b)与空位浓度成很好的线性关系。
5)低温时杂质原子扩散主要是单步跳，而高温时跳步步长的分布呈e指数衰减；杂质原子与衬底原子键能较小时结合较弱，杂质原子更容易发生长程扩散。