图形化蓝宝石衬底可以降低GaN晶体的位错密度,提高LED的内量子效率,同时使LED出光效率提高,近年来引起了国内外的广泛关注。本文将湿法腐蚀技术和纳米球刻蚀技术结合,制备纳米级图形化蓝宝石衬底。通过SEM、AFM、XRD等表征手段对胶体球掩膜、SiO₂掩膜、纳米级图形化蓝宝石衬底和GaN质量进行表征分析,不断优化工艺参数,得出最佳制备工艺,为今后制备纳米级图形化蓝宝石衬底提供参考。分别采用旋涂法、滴定法和气液界面自组装法制备PS胶体球掩膜,研究不同方法对胶体球掩膜制备的影响。结果表明,采用旋涂法制备的胶体球掩膜在衬底中心位置排列比较紧密,但在边缘位置存在堆积现象;采用滴定法无法获得致密有序的掩膜结构;采用气液界面自组装法制备的胶体球掩膜均匀、致密、无缺陷。因此采用气液界面自组装方法制备胶体球掩膜。优化了ICP技术刻蚀胶体球的工艺条件,通过对ICP刻蚀胶体球的机理分析,研究了刻蚀功率、O₂流量和刻蚀时间对胶体球直径的影响,得到最佳刻蚀工艺为:230W、20sccm、20s。优化了在蓝宝石衬底上制备SiO₂薄膜的工艺条件,通过对磁控溅射制备SiO₂薄膜的机理分析,研究了不同溅射功率和溅射压强对SiO₂制备的影响,得到最佳溅射工艺为:100W、1.2Pa。优化了ICP技术刻蚀SiO₂薄膜的工艺条件,通过对ICP刻蚀SiO₂薄膜的机理分析,研究了不同刻蚀功率、O₂流量和刻蚀时间对SiO₂刻蚀的影响,得到刻蚀SiO₂薄膜的最佳刻蚀工艺为:360W、10sccm、7min。以SiO₂纳米柱为掩膜,采用湿法腐蚀技术,制备纳米级图形化蓝宝石衬底并外延生长GaN,研究不同比例的酸溶液、湿法腐蚀生成物、腐蚀温度和腐蚀时间对蓝宝石刻蚀的影响;比较了平片蓝宝石衬底和纳米级图形化蓝宝石衬底上外延生长GaN的质量。结果表明,当浓H₂SO₄与浓H₃PO₄体积比为3:1时,蓝宝石刻蚀速率最快;湿法腐蚀的生成物Al₂（SO₄）₃·17H₂O附着在蓝宝石衬底表面,阻碍蓝宝石衬底的刻蚀;相同腐蚀时间下,腐蚀液温度增加,蓝宝石衬底的腐蚀速率加快;相同腐蚀温度下,腐蚀时间增加,图形尺寸进一步减小;较在平片蓝宝石衬底上生长的GaN,在纳米级图形化蓝宝石衬底上生长的GaN质量有所提高。