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该文主要研究Si(111)衬底上GaN MOCVD生长及特性.针对目前Si(111)衬底生长GaN的几个主要问题进行深入研究,主要包括以下内容:1.研究高温AlN最佳生长条件,包括抑制Si衬底表面SiN<,x>形成,Si扩散等.同时考虑GaN质量和应力状态,确定AlN最佳厚度为13nm左右.在研究GaN样品的Si扩散时,发现抑制Si扩散并不是AlN缓冲层越厚越好,13-25nm的AlN厚度是最佳选择.同时发现,AlN缓冲层内的Si扩散是导致AlN层在25nm内呈压应力的原因,在AlN层内适当的Si扩散有助于减少外延层张应力,提高生长质量,减少微裂.在最佳AlN缓冲层生长条件基础上优化了GaN外延层的生长温度,最后得到GaN DCXRD半高宽为480arcsec.,PL谱半高宽为为4.2nm(300K).RBS沟道谱最小产额为3.4％,是目前报道的最好结果之一.2.研究LT-GaN/HT-AlN和LT-AlN/HT-AlN二种复合缓冲层生长GaN,发现LT-AlN/HT-AlN上生长的GaN光学性质明显提高,好于HT-AlN或LT-AlN缓冲层生长的GaN样品.3.研究采用LT-AlN(600℃)缓冲层生长无微裂GaN的条件和特性.研究发现:a.插入层AlN的最佳厚度在10nm左右.b.LT-AlN生长过程中的V/III比是除了温度之外影响GaN外延层应力状态的又一重要因素,在富N状态下生长的LT-AlN不能完全消除GaN的微裂.在富Al条件下生长LT-AlN插入层,可以实现GaN外延层零张应力甚至压实力生长.c.由于LT-AlN插入层中在富Al条件下金属Al滴的形成导致AlN及其下面的GaN分解造成LT-AlN层表面形成很多"坑",这些"坑"的存在是减少张应力的原因之一.4.采用SOI衬底生长GaN,RBS<0001>定向谱和随机谱显示最小产额为2.3％,和Si衬底样品比较,张应力减少将近一倍.5.设计一种由SiO<,2>和Si<,3>N<,4>组成的可协变衬底结构,特点是当采用ELO外延GaN时,GaN聚合生长完成后,GaN外延层只有极小部分和衬底接触,其余部分或由SiO<,2>支撑,或由Si<,3>N<,4>膜支撑形成下面中空结构,从而释放外延层所受张应力.