Ⅲ族氮化物是光电性能优良的直接带隙宽禁带材料，是发展短波长光电子器件十分理想的半导体材料；同时其优良的电学性质使其在高温、强场、大功率电子器件领域也具有重要的应用。本文系统地研究了横向外延GaN材料的晶体缺陷，位错运动，晶面倾斜角和薄膜质量。特别研究了横向外延GaN晶面倾斜角与HVPE生长条件的关系。论文研究了GaN位错在光助电化学腐蚀中的作用，运用光助电化学腐蚀手段对横向外延GaN材料的微结构进行了快速的表征。另外，还研究了AlN/Si(111)的干氧氧化行为。论文取得的主要结果如下： 1.对在Si(111)衬底上用HVPE方法横向外延GaN材料的微结构和光学性质进行了研究。首次运用HVPE技术对Si衬底上GaN薄膜进行同质横向外延生长，成功地降低了3～4个量级的位错密度。由于HVPE和LEO技术的优越性，使得高质量，大尺寸，低成本GaN薄膜的制备成为可能。 2.TEM观察发现，在GaN横向外延区域存在位错的倾斜和弯曲，这最终导致了GaN晶面倾斜角的形成。同时还观察到，SiO2掩膜腐蚀角的不对称会造成横向外延两端的生长速率不一样，并且在横向外延区和窗口区同时存在着位错线的倾斜，这进一步有效地降低了样品的位错密度，削弱了选择生长引起的结构的周期性。 3.运用四圆X射线衍射仪对HVPE横向外延GaN材料中的晶面倾斜角进行了研究。首次采用X射线衍射的动力学模型，推导出一个可以精确测定横向外延GaN晶面倾斜角的新方法，此方法同样可以适用于精确计算其它材料中的晶面倾斜角。 4.首次详细研究了HVPE生长环境下，GaN晶面倾斜角与生长模版和生长条件之间的关系。发现，增大掩膜宽度和填充因子均会导致大的倾斜角。如果加入额外的HCl，则能够减小倾斜角同时提高LEOGaN的晶体质量。生长过程中，C杂质的引入会占据缺陷处的空隙，有效抑制了晶格的塌陷，从而减小了晶面倾斜角。 5.还系统讨论了生长温度，HCl流量，V/Ⅲ之比对HVPELEOGaN晶面倾斜角的影响。生长温度的升高会导致晶面倾斜角的增大。通入HCl的流量不同，生长速率和V/Ⅲ之比同时会被改变。发现，当V/Ⅲ之比为65生长速率为1μm/min时，晶面倾斜角获得一个较小值。当通入大流量的HCl时，将造成Ga的富余，富余Ga的出现有利于生成倾斜生长面，也会导致小的w/h和小的晶面倾斜角。上述研究结果，使得人们试图通过HVPE横向外延方法，得到高晶体质量，低位错密度，小角度的晶面倾斜的GaN薄膜的设想成为了可能。 6.我们自制了GaN光助电化学腐蚀装置，讨论了光助电化学腐蚀的机理，重点研究了腐蚀与位错的关系。首次运用光助电化学腐蚀手段对横向外延GaN材料的微结构进行了研究。给合SEM图像，对横向外延GaN样品的位错，缺陷，和晶体质量进行了快速的表征。因此我们提出，光助电化学腐蚀不仅可以作为一种常用的工艺手段，而且也为研究材料的微结构提供了一种十分方便而有效的途径。 7.首次研究了Si(111)衬底上用MOCVD方法生长的AlN外延层，在不同氧化时间，不同氧化温度下的干氧氧化行为。发现，在1100℃氧化两小时，AlN外延层完全氧化成多晶的α-Al2O3。提出小O2：N2之比将有助于提高α-Al2O3的晶体质量。发现AlN外延层不是被逐层氧化的。在温度高于1100℃时，起初有一个快速氧化的过程，接下来是一个相对较慢的过程。这两个氧化阶段分别对应于表面反应控制机制和扩散控制机制。