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对于脉冲激光烧蚀制备纳米硅晶粒技术,阻碍其实现晶粒尺寸及分布精细可控的主要原因在于晶粒成核与生长的机理尚不清晰。同时,与晶粒成核生长过程相互影响的烧蚀粒子速度劈裂现象的本质起因也无定论。本文采用蒙特卡罗（Monte Carlo）模拟方法,构建了纳米硅晶粒气相成核与生长的理论模型,该模型所得纳米硅晶粒尺寸分布结果与实验数据符合得很好。应用该模型,对烧蚀粒子速度劈裂现象及其本质起因、晶粒的成核与生长过程进行了系统研究,并尝试了该模型应用于铕材料的适用性。所得结果如下:1、结合晶体硅的物理属性以及前期研究结果,合理假定成核生长所需烧蚀粒子速度范围为10003000 m/s、阈值密度为7.2×1019 m-3、稳定晶核包含的原子数目为6,构建了纳米硅晶粒气相成核生长的理论模型。采用该模型,对低压环境下形成的纳米硅晶粒的尺寸分布规律进行研究,得到了与实验数据一致的结果;对不同激光能量烧蚀制备的纳米硅晶粒尺寸分布进行了计算,结果显示,与实验数据同样符合的很好。这表明,所构建的纳米硅晶粒成核生长模型以及所做假定在一定范围内是正确的。2、对速度分布劈裂现象的研究结果表明,速度劈裂的根本原因是粒子集群所受挤压力超过其速度塑性,而在挤压力之后出现的拉伸作用导致了劈裂现象的逐步消失;自由程变化和成核生长过程的引入,破坏了力与塑性的原有平衡,因而改变了劈裂对应的特征时间;在氦（He）、氖（Ne）和氩（Ar）环境中发生速度劈裂的压强范围分别为104000 Pa、53000 Pa、11500 Pa。3、对成核生长过程的研究结果显示,压强和衬底对成核生长次数、晶粒尺寸有重要影响。随着环境气体压强的增大,成核生长次数峰值和持续时间先增大后减小。结合阻力模型,计算了成核和生长所适合的过饱和度范围。研究发现,成核次数峰和生长次数峰随着烧蚀粒子过饱和度的增大均呈现先增大后减小的变化规律;过饱和度在02600之间生长次数大于成核次数,过饱和度在260030000之间成核次数大于生长次数;烧蚀粒子刚脱离克努森（Knudsen）层时,过饱和度很大（>20000）,这时成核生长次数并不多,主要是由于此时烧蚀粒子温度过高,不利于成核生长发生。4、将脉冲激光烧蚀制备纳米硅的成核生长模型推广至铕靶,建立了脉冲激光烧蚀制备纳米铕的成核生长模型。采用该模型对铕羽辉速度劈裂现象进行模拟,结果与实验数据符合很好。