蓝宝石上生长AlN薄膜材料在紫外探测器、紫外发光二极管、紫外激光器和高频大功率高电子迁移率器件等光电器件中有重要的应用。目前实验上虽然已制得了高质量的AlN薄膜,然而对其生长机理缺乏理论研究。本论文在分析和总结薄膜生长模拟方法与模型基础上,选择了密度泛函理论的第一性原理方法,运用CASTEP总能量计算软件包,针对复杂氮化物薄膜生长过程模拟异常困难的问题,建立了AlN在α-Al₂O₃（0001）表面吸附生长模型。采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势,应用了局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）方法,对α-AL₂O₃（0001）表面吸附AlN的过程、表面结构与成键以及不同温度下薄膜生长的理论进行了计算机模拟研究。通过动力学研究AlN/α-Al₂O₃（0001）薄膜生长初期的吸附过程,详细论述了AlN在α-Al₂O₃（0001）表面吸附机理、表面结构与AlN薄膜生长取向关系、温度对表面原子行为的影响特征、扩散对AlN薄膜生长模式的影响规律等。所得到的主要结论同相关文献报导的实验现象一致。通过动力学过程计算分析,得到了AlN在α-Al₂O₃（0001）表面吸附的4个阶段过程,分别是物理吸附与表面迁移、（Al）N-Al化学吸附、Al-O（基片）化学吸附、和最优吸附位置成键。在稳定的吸附位置处,（Al）N-Al键长为0.172±0.01nm,吸附后AlN的键长为0.189±0.01nm,表面吸附成键能为4.844eV～5.132eV,表明AlN在α-Al₂O₃（0001）表面发生了较强的化学吸附。吸附后AlN分子化学键与最近邻的表面Al-O键有30°的偏转角度,Al在表面较稳定的化学吸附位置S5、S7正好偏离表面O六角对称约30°,并减小甚至消除了吸附前表面Al-O层的驰豫。AlN分子最稳定的吸附所形成的化学键与最近邻的表面Al-O键有30°的偏转角度,Al在表面较稳定的化学吸附位置S5、S7正好偏离表面O六角对称约30°,由此并减小甚至消除了吸附前表面Al-O层的驰豫。AlN在α-Al₂O₃（0001）表面吸附后,Al的最外层部分电子明显地转移到了基片表面,（Al）N-Al化学键表现出离子键特征,同时Al-O（基片）化学键也有明显的离子键成分。另外,通过吸附前后原子的布居分析和局域态密度分析,从吸附能量和吸附位置来看,有利于Al3s轨道与表面相邻的3个O原子2p轨道产生sp³杂化,形成四面体配位,从而有利于AlN薄膜的铅锌矿结构形成。同时模拟计算了AlN分子在蓝宝石表面不同温度下的吸附与扩散过程,重点分析了温度对吸附过程、体系能量变化、表面粒子扩散以及对薄膜生长的影响。温度越高,粒子的平均能量越大,粒子平均扩散能力增强。在整个吸附生长中,N的扩散系数(2.9×10^-9m²s^-1)明显大于Al的扩散系数(1.2×10^-9m²s^-1),尤其是在物理吸附间段;在扩散初始阶段,吸附扩散为主导作用,而在较高温度条件下（大于700℃）,N的解吸附作用明显增强,不利于AlN的稳定吸附生长。因此,研究表明500℃-700℃温度有利于AlN在α-Al₂O₃（0001）表面的稳定吸附生长。