GaN衬底是解决目前GaN基光电子器件发展瓶颈的主要途径，氢化物气相外延HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)是获得GaN衬底的主流技术。HVPE制备GaN衬底面临两个主要问题：一、异质外延得到高质量无裂纹GaN厚膜；二、将外延GaN厚膜从衬底上分离下来。　　 为了解决第一个问题，本论文第2章提出了“高质量无裂纹GaN厚膜的异质外延方案”。在该方案中，生长条件的渐变调制不仅保证了外延材料质量的稳定，还可以逐步释放材料中的应力；应力释放过程和质量改进过程的交替则实现了外延材料的“无裂纹”和“高质量”两者之间的平衡；生长条件的周期调制将材料厚膜外延问题转化为薄膜外延问题。应用该方案，2英寸蓝宝石上HVPE外延高质量GaN无裂纹厚度达到300微米。　　 为了解决第二个问题，本论文第3章提出了“异质外延厚膜的分离方案”。该方案可以实现外延厚膜中出现弱连接层并使其两侧出现明显的应力差：生长第二阶段采用生长条件的跃变调制造成外延环境不稳定形成位错生成层即弱连接层；生长第一阶段采用外延条件的渐变调制实现应力逐渐集中于弱连接层；生长第三阶段采用外延条件的渐变调制实现应力逐渐释放，此时的应力逐渐释放相当于应力逆向集中于弱连接层。弱连接层两侧的应力差在生长结束后的降温过程中得到进一步放大，从而实现外延材料与衬底材料在弱连接层处的自分离。应用该方案，实现了在厚度100微米的GaN外延层内出现明显的分离界面。　　 结合上述厚膜异质外延方案和分离方案，我们得到了无色透明表面平整光滑1mm厚的高质量GaN单晶体材料，这证明了本论文提出的两个实验方案是有效的。　　 最后总结得出了晶体生长的函数控制方法，它是生长参数随时间按照特定函数变化来实现生长控制的方式。利用函数控制方法，晶体的生长不仅取决于生长参数本身，还取决于生长参数如何变化，这为晶体的生长控制提供了更为灵活的思路。