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超薄薄膜堆垛在基底表面时,由于薄膜和基底表面间错配和相互作用的存在,使得体系中薄膜内弹性能和层间相互作用能相互竞争而在基底表面与薄膜间的界面上形成位错网络。界面位错网络不但影响体系的电学和力学等性能,还能够作为合成纳米团簇的高精度自组装模板。超薄薄膜-基底表面体系中界面位错网络的形成与演化往往在时间上具有扩散时间尺度特征同时在空间上具有跨尺度的特征,于是本文采用能够在原子分辨率下描述具有扩散时间尺度和微纳米尺度现象的晶体相场模型振幅方程对界面位错网络的形成与演化机理进行细致研究。首先,我们根据位错理论揭示了超薄薄膜-基底表面体系中螺旋三角形界面位错网络的形成机理,并从位错反应角度解释了体系中人字形(Herringbone)位错网络到螺旋三角形位错网络的转变过程。体系同时包含晶格错配和扭转错配导致具有螺型位错分量和刃型位错分量的混合位错形成,由于混合位错的产生使得位错网络发生弯曲,导致螺旋三角形位错网络的形成;而人字形位错网络向螺旋三角形位错网络转变的实质是两个穿线位错湮灭产生三个螺型不全位错的过程。然后,从体系弹性能和层间相互作用能竞争角度揭示超薄薄膜-基底表面体系中三角形界面位错环阵列的形成原因和其溶解动力学过程的影响因素。正是由于基底表面层错能的存在,体系中螺旋三角形位错网在层间相互作用势增强的诱导下绕节点相间排列的三个本征堆垛区进行扩张而三个非本征堆垛区进行收缩,使得节点发生分解而形成能量更低的三角形位错环阵列;继续增强层间相互作用势,体系中位错环将加速溶解直至消失,其溶解速度受基底表面层错能和体系薄膜与基底表面间的错配大小的影响,且三角形位错环阵列的形成和消失过程中均发生了相变。最后,改进原晶体相场模型振幅方程的层间相互作用势,使其能够描述具体的超薄薄膜-基底表面体系。基于密度泛函理论(DFT)计算,提出了构建能够准确描述具体石墨烯-金属表面面体系中各堆垛态能量差异的晶体相场模型层间相互作用势的方法;并采用植入新层间相互作用势的晶体相场模型振幅方程对不同石墨烯-FCC金属(111)表面体系中位错网络形成进行模拟,得到与扫描隧道显微镜(STM)实验观测结果相吻合的模拟结果,并发现体系位错网络的几何拓扑结构取决于石墨烯在金属表面滑移的滑移势能面形状。