GaN属于第三代半导体材料,具有化学性质稳定、带隙宽、电子迁移率高等特点,在光电和微电子器件、大功率电子探测、高温和高频电子器件等方面具有良好的发展前景。异质外延生长GaN薄膜常用A1203和Si作为衬底,但由于GaN与A1203和Si间的晶格失配较大,常采用缓冲层来降低薄膜和衬底间的晶格失配和热失配。本文采用激光分子束外延法生长GaN薄膜。论文分为两部分,第一部分以A1203(0001)为衬底、AlN为缓冲层生长GaN薄膜,探讨了激光能量、沉积时间对薄膜结晶质量和表面形貌的影响,并利用Materials Studio软件模拟了 GaN的能带结构。第二部分以Si(100)为衬底、AlN/TiN为缓冲层生长GaN薄膜,探讨了激光能量对薄膜结晶质量、表面形貌和光学性能的影响。主要研究结果如下:1.以A1203(0001)为衬底、AlN作为缓冲层生长GaN薄膜时,正交实验表明,激光能量为150mJ/p时,可制备出结晶质量较好的GaN薄膜。沉积时间为1h时,薄膜呈二维层状模式生长,为(0002)方向择优取向的六方GaN结构。2.由GaN薄膜的Uv-vis光学性能计算出其禁带宽度为3.28eV。根据第一性原理,采用Materials Studio软件模拟了 GaN的能带结构,计算出其禁带宽度为1.89eV,比实验值要小。这是由于计算过程中Ga3d态的能量被最大化估计,导致Ga3d和N2p之间的相互作用变大,使得价带带宽变大而带隙值变小。3.以Si(100)为衬底、AlN/TiN为缓冲层生长GaN薄膜时,当激光能量为220mJ/p,N2气分压为0.lPa,衬底温度为750℃时,可以得到立方结构的GaN薄膜。由于GaN的带边发光,薄膜的光致发光光谱发生蓝移。4.单一使用激光分子束外延(L-MBE)很难实现高质量的GaN薄膜生长,可对制备工艺进行两种改进:第一利用电火花辅助,增加氮气的离化程度,使得反应腔体中有足够的氮离子。第二最好选用氨气来做工作气体,提高氮化效果。