ขั้นแรก แบบจำลองนี้พยายามทำนายว่าอะตอมจะลงจอดบนพื้นผิวที่ใด และอัตราการลงจอดภายใต้สภาวะแวดล้อมเฉพาะ เช่น อุณหภูมิและความดันไอ ในการลงจอดบนพื้นผิว อะตอมต้องเอาชนะสิ่งที่เรียกว่า กำแพง พลังงานกระตุ้นความถี่ของการผ่านกำแพงพลังงานกระตุ้นสามารถคำนวณได้โดยใช้สมการของอาร์เรเนียส :

${\displaystyle A_{in}=A_{0,in}\exp \left(-{\frac {E_{a,in}}{kT}}\right)}$

โดยที่ A คือความถี่เชิงความร้อนของ การสั่น ของโมเลกุล${\displaystyle E_{a}}$σ คือพลังงานกระตุ้น, k คือค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์และ T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์

เมื่ออะตอมตกลงบนพื้นผิว มีความเป็นไปได้สองประการ ประการแรก อะตอมเหล่านั้นจะแพร่กระจายบนพื้นผิวและรวมตัวกับอะตอมอื่นๆ เพื่อสร้างกลุ่มอะตอม ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไป ประการที่สอง อะตอมเหล่านั้นอาจหลุดออกจากพื้นผิว หรือที่เรียกว่า กระบวนการ คายการดูดซับกระบวนการคายการดูดซับนั้นอธิบายได้เหมือนกับ กระบวนการ ดูดซับ ทุกประการ ยกเว้นเพียงแต่มีพลังงานกระตุ้นที่แตกต่างกัน

${\displaystyle A_{out}=A_{0,out}\exp \left(-{\frac {E_{a,out}}{kT}}\right)}$

ตัวอย่างเช่น หากตำแหน่งทั้งหมดบนพื้นผิวของผลึกมีพลังงานเท่ากัน อัตราการเติบโตสามารถคำนวณได้จากสูตรของเทิร์นบูลล์ :

${\displaystyle V_{c}=hC_{0}(A_{out}-A_{0,out})=hC_{0}\exp \left(-{\frac {E_{a,in}}{kT}}\right)\cdot \left(1-\exp \left(-{\frac {\Delta G}{kT}}\right)\right)}$

ที่ไหน${\displaystyle V_{c}}$∆G คืออัตราการเติบโต โดย∆G = E – E , A และ A คือความถี่ในการเข้าหรือออกจากผลึกสำหรับโมเลกุลใดๆ บนพื้นผิว h คือความสูงของโมเลกุลในทิศทางการเติบโต และ C คือความเข้มข้นของโมเลกุลในระยะทางโดยตรงจากพื้นผิว

กระบวนการแพร่กระจายสามารถคำนวณได้โดยใช้สมการของอาร์เรเนียสเช่นกัน:

${\displaystyle D=D_{0}\exp \left(-{\frac {E_{d}}{kT}}\right)}$

โดยที่ D คือสัมประสิทธิ์การแพร่และ E คือพลังงานกระตุ้นการแพร่

กระบวนการทั้งสามนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะพื้นผิวณ เวลาใดเวลาหนึ่งอย่างมาก ตัวอย่างเช่น อะตอมมักจะเกาะอยู่ที่ขอบของกลุ่มอะตอมที่เชื่อมต่อกัน ซึ่งเรียกว่า "เกาะ" มากกว่าที่จะเกาะบนพื้นผิวเรียบ เพราะจะช่วยลดพลังงานโดยรวม เมื่ออะตอมแพร่กระจายและเชื่อมต่อกับเกาะแล้ว อะตอมแต่ละตัวจะไม่แพร่กระจายต่อไปอีก เพราะพลังงานกระตุ้นในการแยกตัวออกจากเกาะนั้นสูงมาก นอกจากนี้ หากอะตอมตกลงบนเกาะ มันจะไม่แพร่กระจายเร็วพอ และอะตอมนั้นจะ cenderung เคลื่อนตัวลงไปตามขั้นบันไดและทำให้เกาะขยายใหญ่ขึ้น

ความแข็งแรงของพันธะและอุณหภูมิมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการเจริญเติบโตของผลึก สำหรับความแข็งแรงของพันธะสูง เมื่ออะตอมเกาะบนพื้นผิว พวกมันมักจะรวมตัวกันเป็นกลุ่มอะตอมบนพื้นผิว ซึ่งจะลดพลังงานโดยรวม พฤติกรรมนี้ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของกลุ่มอะตอมที่แยกตัวออกจากกันจำนวนมากที่มีขนาดหลากหลาย ทำให้พื้นผิวมีลักษณะขรุขระในทางกลับกัน อุณหภูมิจะควบคุมความสูงของกำแพงพลังงาน

สรุป: ความแข็งแรงของพันธะสูงและอุณหภูมิต่ำเป็นปัจจัยที่เหมาะสมที่สุดในการสร้างพื้นผิวที่เรียบเนียน

ในทางเทอร์โมไดนามิกส์ พื้นผิวเรียบเป็นโครงสร้างที่ต่ำที่สุด ซึ่งมีพื้นที่ผิว เล็กที่สุด อย่างไรก็ตาม การสร้างพื้นผิวเรียบสนิทนั้นต้องอาศัยกระบวนการทางจลนศาสตร์ เช่น การแพร่บนพื้นผิวและการแพร่ในเนื้อวัสดุ

สรุป: การเพิ่มประสิทธิภาพการแพร่กระจายทั้งบนพื้นผิวและในเนื้อวัสดุ จะช่วยสร้างพื้นผิวที่เรียบเนียนยิ่งขึ้น

สรุป: อัตราการกระทบที่ต่ำช่วยสร้างพื้นผิวที่เรียบเนียนยิ่งขึ้น

ด้วยการควบคุมสภาวะการเจริญเติบโตทั้งหมด เช่น อุณหภูมิ ความแข็งแรงของพันธะ การแพร่กระจาย และระดับความอิ่มตัว เราสามารถสร้างรูปร่างที่ต้องการได้โดยการเลือกพารามิเตอร์ที่เหมาะสม ต่อไปนี้คือการสาธิตวิธีการสร้างลักษณะพื้นผิวที่น่าสนใจบางอย่าง: