采用激光脉冲沉积法,可在蓝宝石(1-102)衬底上制备2～20nm的不同厚度CeO2薄膜。在大气条件下对其进行高温退火,借助原子力显微镜等观测手段可发现这一体系有非常丰富的介观自组装行为。随着薄膜沉积厚度的增加,经过相同温度退火后的CeO2表面依次经历3维的纳米小岛、拉长变形的纳米岛、互连弯曲的网状结构以及原子平整的平面结构。　　 本文借用在双组份体系自组装研究中常用的亚稳相分解理论,尝试性地对单一组份的CeO2薄膜退火自组装现象进行了解释。首先,定义无量纲化后的局域薄膜厚度为序参量,在薄膜表面建立了2维的序参量场,以求通过这一序参量场的变化来研究薄膜结构的演变。将局域化学势的梯度为驱动力的2维扩散方程作为序参量场遵循的变化规律,建立了表面物质迁移模型。将薄膜的局域错配应变能、局域边界能、长程的弹性弛豫能作为决定局域化学势的主要因素,建立了序参量场与错配应变能密度场、序参量场与局域边界能场、序参量场与弹性弛豫能场之间的依赖关系。可以通过一个给定的序参量场得到同一时刻的其余三个场。基于以上工作,建立了一个在退火过程中描述薄膜表面物质迁移的完整模型。借助这个模型,可以用数值模拟的方法展现薄膜表面形貌演变的直观过程。数值计算的结果与实验观测一致,表明可以用这个演化方程全面而定性地描述不同厚度的CeO2薄膜在退火过程中的自组装行为。