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本文是基于分子动力学方法，采用经验势描述了半导体原子之间的相互作用。文中介绍了分子动力学模拟的基本理论和方法，包括原子间的势函数、边界条件、运动方程的求解、宏观物理量的计算及模拟中的技术问题等。
硅作为主要的半导体材料，其物理特性一直是微电子领域的重要研究方向，硅基薄膜材料则更是半导体薄膜材料中研究的一个热点。本文根据各种作用势的特点及适用范围，先采用S—W势运用分子动力学方法对硅晶表面的的熔化及a-Si/Si薄膜的晶化进行了模拟。得到了硅晶表面的熔化温度，同时计算了Si原子熔化的平均活化能，并将这些数据实验试验值相比较，得到的理论值与实验值基本吻合。然后，用加热、过冷方法得到非晶薄膜结构，对其进行降温晶化。在非晶转变过程中，分析得到了非晶转化温度。在降温晶化过程中，用较慢的冷却速率对非晶薄膜进行降温晶化，模拟结果表明，薄膜结晶的主要温区为1200K-900K左右；而在晶化方向的研究中，由于温度对活化能的贡献，在较高温区薄膜沿[001]方向逐层向表面晶化，这种晶化是沿(111)面和沿(100)面两种晶化的复合现象，在较低温区晶化则是沿(111)面向表面进行，并将此结果与已报道的文献进行了比较并提出自己的解释。
结合本实验室是以溅射设备作为薄膜制备设备，本文又采用Tersoff势对Ge/Si薄膜的溅射生长和晶化进行了模拟，通过微观结构图分析了薄膜的生长。在薄膜的晶化研究中，我们发现晶化的效果与降温速率成反比关系，较缓慢的降温有利于薄膜的晶化；而冷却速度极快时，形成的则是非晶薄膜结构。这是由于较慢的降温速率能给原子的晶化提供更多的活化能，并使原子能缓慢扩散到其晶格位置。然后，结合前面对Si/Si薄膜的研究，揭示了在不同温区下Ge/Si薄膜的晶化方向和晶化方式。