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碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料，具有优异的物理化学性能，使其在高温、高频、高压、大功率、抗辐射等领域具有巨大的应用前景。大量PVT法SiC晶体生长实验结果表明，在SiC晶体生长过程中，易形成多型共生、螺旋位错和微管道等缺陷，生长界面上易发生台阶聚束和台阶蜿蜒等现象。目前，还没有一种理论模型能完全描述SiC晶体多型共生缺陷的多样性以及生长中出现的其他缺陷。因此，本论文以PVT法SiC晶体实物实验作为基础，以PVT条件下4H-SiC晶体生长界面的动力学过程为研究对象，采用计算实验方法系统地研究了4H-SiC晶体生长过程中6H-SiC多型共生缺陷的形成机制和生长界面形貌的演变机制。 作者采用PVT法制备了不同生长时长的4H-SiC晶体，表征了不同生长时长的4H-SiC晶体样品生长面形貌。结果表明，在合适的条件下，4H-SiC晶体能够以台阶流控制模式生长，使得在不同时间内形成的生长面具有排列规则的层状台阶为主的形貌。而在生长面的某些区域，生成岛状柱形缺陷和岛状坑形缺陷。这些缺陷的出现干扰层状台阶的运动，引发台阶聚束或台阶蜿蜒，甚至终止以台阶流控制为主的生长模式。 作者在正格点(on-lattice)动力学蒙特卡罗模型的基础上，建立了竞争格点动力学蒙特卡罗模型，模拟了4H-SiC晶体生长过程中出现的4H多型与6H多型的竞争生长。结果表明，只要使生长面始终保持台阶流生长模式，就可保持SiC晶体多型结构的一致性。模拟了随着生长过程的持续，生长界面上伴随螺旋位错的表面形貌的演变和无台阶的衬底上表面粗糙度的变化。结果表明，源粒子优先在螺旋位错紧邻区域结晶;源粒子具有更高的扩散速率和更低的生长速率是获得高结晶质量SiC晶体的一个重要技术途径。 为了解决竞争格点动力学蒙特卡罗模型理想化处理扩散路径、表面构型和跃迁势垒值的问题，作者采用分子静力学方法计算了4H-SiC晶体和6H-SiC晶体(000-1)生长界面上硅(Si)、碳(C)和碳-硅(C-Si)二聚体这三种气相组分的迁移势垒，确定了SiC晶体生长界面上的一些表面构型和源粒子在表面上的迁移路径。结果表明，IES(Inverse Ehrlich-Schoebel，IES)势垒是台阶聚柬的一个源由;台阶边缘ES(Ehrlich-Schoebel，ES)势垒的存在会破坏SiC晶体的台阶流生长方式，并使SiC晶体生长转向二维成核生长方式。作者总结了SiC晶体生长界面形貌的不稳定性机制，提出了生长界面形貌的不稳定性是由与生长界面构型相关的几何起源、与生长界面扩散势垒相关的能量起源和与台阶面动力学系数不对称性相关的动力学起源共同决定的。 为进一步完善4H-SiC晶体的生长模型，作者采用分子动力学方法模拟了4H-SiC晶体生长界面上硅(Si)、碳化二硅(Si2C)和二碳化硅(SiC2)三种气相组分的沉积、结晶和扩散过程，计算了4H-SiC晶体生长过程中源粒子的沉积率、结晶率和台阶的生长速率，并讨论了温度场对源粒子扩散系数的影响。结果表明，台阶-扭折可驱动4H-SiC晶体的生长;生长过程中会形成台阶聚束，而其中的一个源由是源粒子跃过台阶边缘存在IES势垒，而且，在台阶边缘区域，源粒子的扩散系数最大，这也和IES势垒有关;随着生长界面温度的增加，源粒子的扩散系数先减小后增大，由此可推断，4H-SiC晶体的生长温度应要高于2200K，这样才可能得到结晶质量高的晶体。 从分子动力学和分子静力学模拟中得到的源粒子的基本过程、能量势垒、碰撞现象、扩散路径和表面构型等结果可被用来完善动力学蒙特卡罗模型，使得动力学蒙特卡罗模拟能更好地阐释PVT法SiC晶体的生长机制。