表面原子扩散是晶体与薄膜生长研究中的重要内容之一，从原子尺度上研究表面原子的扩散过程对揭示薄膜生长的物理本质、发展薄膜制备技术和开发新型薄膜材料都具有极为重要的科学意义。本文用静态弛豫方法计算了单个增原子(Cu增原子、与Cu不互溶的金属Ag增原子和与Cu互溶的金属Pd增原子)、二聚物(CuCu、AgAg、PdPd以及CuAg、CuPd)以及空位在金属Cu的三个低指数面(100)、(110)、(111)表面上的扩散势垒；用分子动力学方法模拟了单个增原子(Cu、Ag和Pd)和二聚物在Cu(100)表面扩散的动力学过程，观察了扩散机制，统计了不同温度下的扩散频率，验证了频率与温度的关系符合阿伦纽斯方程，拟合给出了扩散势垒，并与静力学计算结果进行了比较。论文主要包括静力学计算和动力学模拟两部分内容： 1)用静态弛豫方法计算了单个增原子(Cu、Ag和Pd)在金属Cu的三个低指数面(100)、(110)、(111) 表面上的扩散势垒。结果表明，在一般情况下三种增原子的跳跃扩散势垒都比交换扩散势垒低{在Cu(110)表面沿着垂直于沟槽方向的跳跃扩散势垒比交换扩散势垒大}，表明与交换扩散相比，增原子在Cu表面更容易通过跳跃扩散迁移；对于不同的表面来说，越紧致的表面上增原子的跳跃扩散势垒越小(E<,(111))，表明增原子在紧致的表面上更容易迁移；对于不同种类的增原子来说，跳跃扩散势垒的大小关系是E<,Ag>，而交换扩散势垒则相反，表明Ag增原子易于在Cu表面扩散而Pd增原子则容易进入表面。 用静态弛豫方法计算了二聚物(CuCu、AgAg、PdPd以及CuAg、CuPd)在金属Cu的(100)表面上沿不同方向的扩散势垒。结果表明：二聚物沿垂直于二聚物连线方向的跳跃扩散势垒比相应的沿二聚物连线方向的跳跃扩散势垒小；二聚物的跳跃扩散势垒一般比交换扩散势垒小；反向扩散势垒比正向扩散势垒小，所以二聚物在发生简单跳跃扩散以后处于亚稳态，原子扩散趋于“联合跳跃”；计算发现，二聚物在表面的扩散势垒之间关系与单个增原子在表面扩散情况类似，CuAg二聚物(Ag与Cu不互溶)的跳跃扩散势垒比CuCu的二聚物的跳跃扩散势垒低，CuPd二聚物(Pd与Cu互溶)的扩散势垒比CuCu的二聚物的跳跃扩散势垒高；两个异质原子构成的二聚物(CuPd，CuAg)与基底原子交换时，Ag增原子与基底原子的交换势垒比Cu增原子与基底原子的交换势垒高很多，而Pd增原子与基底原子的交换势垒比Cu增原子与基底原子交换的势垒低。显然，从扩散势垒的角度看，与基底不互溶的金属原子易于在表面扩散，适合做表面活性剂。 用静态弛豫方法计算了空位在金属Cu的三个不同表面上沿不同晶向的扩散势垒。结果发现，越紧致的表面，空位的扩散势垒越高，越不容易扩散；我们进一步计算了三种不同表面增原子和空位的形成能，结果表明增原子比空位更有利于质量传输。 2)用分子动力学方法模拟了单个增原子(Cu、Ag和Pd)和二聚物在Cu(100)表面扩散的动力学过程。在单个增原子的表面扩散过程中我们观察到了多种扩散机制：简单跳跃、斜跳跃、双跳跃、复杂跳跃、简单交换和复杂交换等；二聚物的表面扩散过程中出现了协同跳跃、旋转跳跃和简单交换等扩散机制，模拟表明二聚物的扩散的确趋于“联合跳跃”而不是分离。研究还发现，这些扩散机制出现的频率是和模拟的温度有关系的，增原子在低温情况下(650以下)只出现简单的扩散机制(简单跳跃，简单交换)，而在温度更高时开始出现较为复杂的扩散机制。我们进一步给出了这些扩散机制所经历的时间。 用分子动力学方法计算了三种不同的增原子在Cu(100)表面不同温度下的扩散频率。结果表明随着温度的升高，三种增原子的跳跃和交换频率都随着温度的升高而增大，不仅同质原子的扩散频率和温度的关系符合阿伦纽斯方程，而且异质原子扩散也符合这个规律。我们进一步拟合给出了扩散势垒和指前频率，拟合出的势垒和静力学计算的结果吻合较好。从频率与温度的关系中我们得出了Pd和Cu增原子从跳跃机制为主向交换机制为主的转换温度分别是800K和900K左右。