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阳极氧化铝模板（AAO）具有比较大的比表面积和高度有序的小孔。因此在纳米材料上的应用十分广泛，如今纳米材料的制备技术、性质研究和应用开发成为了当今新材料研究的重点，所以为了得到纳米结构的材料，最常用的就是模板技术，但是面对科技地不断发展对模板技术地要求也不断的增加，因此从微观层面上来研究生长机理，改进制备参数来提高模板各项参数具有重要意义。 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算的方法来研究阳极氧化铝模板薄膜形成机理是本课题的主要是内容，本文主要研究了阳极氧化铝的氧化、溶解形成机理以及稀土元素铈在阳极氧化实验中对氧化和溶解的影响。分析了稀土元素铈对氧原子在Al(111)结构中迁移的影响，得出以下结论： (1)氧原子在Al2O3表面的O-Top(氧顶位)位、O-BR(氧桥位)位、O-Hcp位、Al-Top(铝顶位)和O-Fcc位上吸附时，其最稳定和次稳定的吸附位为分别为O-Top、Al-Top位，最不稳定的吸附位为O-Hcp位；氧原子在O-Hcp位为物理吸附或者已经脱附。 (2)氧原子在Al2O3结构中从O-Top向O-Fcc位迁移需要的迁移激活能为2.39eV；氧原子从O-Fcc位向O-2迁移需要迁移激活能为1.461eV；O-Fcc向O-3迁移需要迁移能量为2.789eV；O-3向O-3-1迁移需要的迁移激活能为1.391eV；O-3向O-4迁移需要迁移激活能为4.395eV。氧原子在有稀土铈的Al2O3结构中从O-Top向O-Fcc位迁移需要的迁移激活能为1.6414eV；氧原子从O-Fcc位向O-2-1迁移需要迁移激活能为3.34064eV； O-Fcc向O-3迁移需要迁移能量为5.00278eV；O-3向O-3-1迁移需要的迁移激活能为3.2384eV；O-3向O-4迁移需要迁移激活能为3.36424eV因此氧原子由Al2O3表面稳定位向内部迁移形成氧化铝层，迁移过程中的最大势垒5.00278eV。当实验能够提供给氧原子4.395eV的能量时候氧原子就会从Al2O3表面向内部迁移。 (3)氧原子在没有稀土铈的Al(111)结构中从Fcc向Tet11迁移需要的迁移激活能为1.518eV； Tet11向Tet12迁移需要的迁移激活能为0.518eV； Tet11向Tet21迁移需要的迁移激活能为0.878eV，所以氧原子在Al(111)结构中从表面向内部迁移需要的能量为1.518eV。 (4)氧原子在有稀土铈的Al(111)结构中从表面Fcc向Tet11迁移需要的迁移激活能为0.922eV；从Tet11向Tet12迁移需要的迁移激活能为1.348；从Tet11向Tet21迁移需要的迁移激活能为0.348eV，所以氧原子在Al(111)结构中迁移需要的能量为1.348eV。通过对比能量我们发现铈元素的存在其实是有助于氧原子由表面向内部迁移的。 (5)基于以上研究我们进行了阳极氧化实验，实验上我们将铝基底的粗糙度抛光到了2.8nm左右；在没有稀土铈的电解液中制备出了孔间距为70nm左右的阳极氧化铝（AAO）模板。