纳米薄膜材料的生长模拟: 蒙特卡罗与分子动力学的比较与应用

杨塔1，马晓波2，侯君祎2，王宁3，何立军1（1 宁夏大学材料与新能源学院，光伏材料重点实验室；2 中色(宁夏) 东方集团稀有金属特种材料全国重点实验室；3 武汉东湖学院基础课部）

摘要：薄膜材料是材料科学的重要研究领域。随着纳米技术的迅速发展，薄膜材料的尺寸从最初的数十微米到几百纳米，再到如今的几纳米甚至更小，纳米尺寸效应使薄膜表现出许多新颖性能，受到广泛关注。然而，薄膜尺寸不断减小，受限于检测技术，为薄膜组织生长演化与性能调控研究带来新挑战。如何在现有的技术条件下，准确揭示纳米薄膜的构效关系，是实现其性能调控的关键。本文综述了蒙特卡罗模拟和分子动力学模拟在薄膜生长研究中的应用，探讨了两种方法在研究薄膜生长中原子聚集、表面形貌演变及结构形成机制方面的优势。蒙特卡罗模拟具有处理大规模系统的统计能力，能够模拟原子的聚集行为; 分子动力学模拟能够在有限时间尺度内精确描述原子动态过程，捕捉原子级别的运动和相互作用力。结合两者，可从多角度更全面地理解薄膜生长的复杂过程，不仅能深化对薄膜生长机制的认识，还可为纳米材料的制备与应用提供重要理论支持和实践指导。

关键词：薄膜材料；纳米技术；薄膜生长机制；蒙特卡罗模拟；分子动力学模拟