随着倾斜沉积方法制备的雕塑薄膜作为一种新型的可控材料引起广泛关注，微观形貌仿真、实验过程模拟、特性计算等计算机辅助方法使雕塑薄膜制备工艺建立在更可靠的科学基础上，并可研究实验条件受限下的情况，因而在该领域中起到越来越重要的作用。 本文研究了薄膜的二维成核生长过程并建立晶格动力学蒙特卡罗二维仿真模型，讨论了不同温度、沉积速率下薄膜二维生长形貌的模拟结果，研究了表面扩散过程对成核和熟化行为，以及薄膜的微纳结构尺寸和微观形貌密度的影响。针对计算机执行效率的提高，本论文提出改进高温和低沉积速率时搜索过程耗时较长的并行算法。 由于在薄膜的三维生长中表面扩散比层间扩散的发生概率大得多，本论文在二维生长研究的基础上，建立了弹道入射的薄膜三维蒙特卡罗形貌仿真模型。研究了倾斜沉积情况下，沉积角度、沉积速率、基片旋转方式等参数对雕塑薄膜形貌的影响，对比在裸基底和预结构基底上的仿真形貌，结果表明与雕塑薄膜制备实验一致的。通过雕塑薄膜生长的计算机仿真，本论文验证了雕塑薄膜生长过程中的阴影效应和扩散作用。 雕塑薄膜属于各向异性薄膜．它的光学特性计算相对传统光学薄膜更为复杂。本论文从Maxwell方程出发，针对雕塑薄膜的微观形貌特点，推导出雕塑薄膜的透射、反射等光学特性计算方法。理论计算了倾斜柱状、丝状和螺旋状雕塑薄膜的透射、反射光学特性，结果表明螺旋状雕塑薄膜具有圆Bragg现象；丝状雕塑薄膜可制成皱褶滤光片（Rugate Filter）。并在此基础上，研究了影响这些特殊光学特性的主要因素。