该文通过第一性原理总能计算和动力学蒙特卡罗方法研究了金属同质外延生长系统中表面纳米结构的形成及其动力学演化规律.首先,我们从理论上研究了在Al(110)表面同质外延生长系统中,巨形纳米晶的微观形成机理.第一性原理计算的结果显示,与传统上人们的认识相反,在一些面心立方金属的(110)表面的原子,可以通过一个交替扩散机制容易地爬上一个单层原子高的台阶.并且利用第一性原理计算的方法,我们得到了发生在巨形纳米晶的内角和外角的原子扩散势垒,其中包括一些原子向上爬的扩散过程所对应的能量势垒.以Al(110)表面同质外延生长系统为原型的动力学蒙特卡罗模拟的结果进一步地显示,由于存在这些原子向上的扩散运动,系统将会形成一些巨形的纳米晶结构,而且这些纳米晶的侧面都有很好的选择性,从而说明了其形成的动力学本性.这些结果与实验上的观察完全一致.另外,我们给出了一个普适的解析模型来讨论面心立方金属的(111)表面的单层原子岛形状取向的微观选择机制.对于Pt(111)同质外延系统,无论是否存在少量一氧化碳的吸附,解析模型分析和动力学蒙特卡罗模拟的结果与实验观察都能很好的吻合.对于清洁的系统,在很大的一个温度范围内,岛的形状都是三角形的,且只有一个方向;当掺入一些一氧化碳后,岛的角上和边上的原子扩散的速度就会产生变化,从而决定了岛形状的选择性.