本文采用分子动力学方法,结合双体分布函数、键型指数法和团簇类型指数法（CTIM）等微观结构表征方法,系统研究了液态CaMg合金在快速凝固过程中微观结构的形成及演变机理。首先,本文对新型环境半导体材料Mg₂Si、Ca₂Si作了简要介绍,并采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法对块体CaMgSi的电子结构和光学性质进行了较为详细的计算。并相当详细地介绍了分子动力学方法的基本原理和液态,非晶态微观结构的表征方法。先对含有10000个原子的液态CaMg合金系统的凝固过程进行了模拟研究。结果表明:在1×10¹²K/s的冷速条件下,系统形成以1551、1541及1431键型为主体的非晶态结构,其玻璃转化温度约为530K。且其中（12 0 12 0）基本原子团,在快速凝固过程中对非晶态结构的形成起决定性作用。而团簇结构的稳定性不仅与构成团簇的基本原子团类型有关,还与中心原子类型以及中心原子之间的连接方式有关。进一步研究了不同冷速对液态CaMg合金快速凝固过程中微观结构的影响。在以1×10¹¹K/s、1×10¹²K/s、1×10¹³K/s、1×10¹⁴K/s四个冷速条件下,系统都形成非晶态结构。且随着冷速的降低,基本原子团数目增加,对应着短程有序结构的增加。同时,冷速对（12 0 12 0）基本原子团的遗传性有重要的影响,冷速越低,系统中的（12 0 12 0）基本原子团低温下遗传性越高。再对含有50000个原子的较大液态CaMg合金系统的快速凝固过程进行了模拟,研究了大团簇结构的形成和演化过程。结果表明:在1×10¹²K/s的冷速条件下,在纳米级团簇结构的形成和演化过程中,在温度较高的时候团簇无法形成稳定的团簇主体部分,其遗传性较低。团簇在低温时形成了稳定的主体部分,其结构具有较高的遗传性。而在整个演变过程中,中程有序团簇的角隅部分结构不稳定,遗传性低。这些研究结果,为进一步研究新型环境半导体材料Mg₂Si、Ca₂Si提供了新的研究思路,并为研究三元体系CaMgSi打下了坚实的基础。