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基于金属诱导非晶硅薄膜晶化法，采用磁控溅射技术制备了具有Si/M…Si/M周期结构的Si/M多层薄膜，并对其进行了退火处理。利用X射线衍射仪和透射电子显微镜对退火前后Si/M多层薄膜的微观形貌、物相组成、晶体结构等进行了研究。结合扩散过程和晶体生长理论探讨了fcc结构的Al、Cu诱导硅薄膜晶化过程中层间界面处的原子扩散与Si晶核形成及长大等动态晶化过程，归纳了其诱导非晶硅薄膜晶化的本质规律；以hcp结构的Ti和bcc结构的Cr诱导非晶硅薄膜晶化结果为旁证，揭示了金属诱导非晶硅薄膜晶化过程的本质机理。研究结果表明：
1、金属(Al、Cu)诱导非晶硅薄膜晶化过程中，Al原子不与Si原子发生键合，而Cu原子与Si原子反应生成铜硅化合物(Cu3Si)，且Si薄膜晶化后Si(111)晶面的衍射强度较大。金属(Al、Cu)原子扩散进入Si层中，沿其原子浓度较小的方向向Si层中扩散，在库伦引力和Si晶格的畸变能作用下，在Si层中与Si原子发生置换(Al)或键合(Cu)，形成置换固溶体(Al-Si)或铜硅化合物(Cu3Si)，使得Si原子脱离原来的平衡位置，首先在Si/M界面处沿自由能较低的晶面形成初始晶核，在Si晶核长大过程中，Si层中的Si原子优先依附晶面自由能较低的晶面生长，而Si(111)晶面自由能最小，因此，金属(Al、Cu)诱导非晶硅薄膜晶化之后Si(111)晶面的衍射强度较大。
2、金属(Al、Cu)层厚度增加和退火时间延长均有利于非晶硅薄膜晶化区域增加。金属(Al、Cu)层厚度增加，单位时间内扩散至Si层的金属(Al、Cu)原子量增加，其在Si层中的扩散距离增大，诱导Si原子的形核量相应增加；退火时间延长，扩散到Si层中的金属(Al、Cu)原子数量增多，其在Si层中的扩散距离也增加，诱导形成的Si晶核数不断增加，使硅薄膜晶化程度增强。
3、经过500℃退火2h，面心立方结构的金属Al，Cu诱导磁控溅射条件下制备的Si薄膜晶化之后为面心立方结构；体心立方结构的Cr和密排六方结构的Ti在同等条件下不能诱导非晶硅薄膜晶化，这是由于它们的晶体结构不同及退火过程中形成的钛硅化合物(Ti5Si3)和铬硅化合物(CrSi2)的结合能大于硅的结合能。