自1995年问世以来，GaN基激光器在二十多年里得到了快速的发展，其应用范围遍及信息存储、照明、激光显示、可见光通信以及生物医疗等领域。然而，目前几乎所有的GaN激光器均是利用昂贵的自支撑GaN衬底进行制备，严重制约其广泛应用。硅衬底具有成本低、热导率高以及晶圆尺寸大等优点，如果能在硅衬底上制备 GaN基激光器，将有效降低其生产成本，并且为 GaN基光电子器件与硅基微电子以及光电子器件的有机集成提供了可能。但是GaN与Si(111)衬底之间巨大的晶格失配和热膨胀系数失配会导致GaN薄膜位错密度高并且容易产生裂纹，使得硅衬底GaN基激光器难以制备。到目前为止，仅有报道光泵浦条件下，实现硅衬底 GaN基多量子阱发光结构的激射。　　本论文围绕实现硅衬底GaN激光器室温电注入条件下激射为主要研究目标，针对硅衬底 GaN基激光器研制过程中的关键科学及技术问题进行了深入的研究。从材料的外延生长、表征到器件工艺制备，性能测试分析等，对如何实现硅衬底GaN基激光器室温电注入激射进行研究探索，取得了以下成果：　　（1）利用AlN成核层和两层AlGaN应力控制层，成功将硅衬底上生长的GaN外延薄膜的位错密度降低到108 cm-2量级的同时，实现了厚度约为6μm的GaN基激光器结构的镜面无裂纹生长。同时，研究了AlN成核层和两层AlGaN应力控制层在降低位错密度中的作用，准确计算了两层应力控制层中Al组分分别为35％和17%，并且对缓冲层中各层的材料的应力状态进行分析。　　（2）基于以上得到的硅衬底GaN模板厚层，我们优化了n型GaN厚层以及n型AlGaN光限制层的厚度，成功生长了表面无裂纹的GaN基紫光激光器结构外延片，同时开发了硅衬底 GaN基激光器的器件工艺，特别是对非常关键的解理工艺进行了深入实验和分析，并成功制备了硅衬底 GaN基紫光激光器器件，实现了世界上首次脉冲电注入条件下激射，阈值电流270 mA，对应阈值电流密度8.4 kA/cm2，激射波长为414 nm，在500 mA脉冲电流注入条件下，输出的峰值功率达到35 mW。　　（3）我们基于以上得到硅衬底 GaN基紫光激光器，通过模拟计算进一步优化了硅衬底GaN基紫光激光器的外延结构，主要包括采用InGaN材料做量子阱势垒，采用GaN材料做上下光波导层，将其限制因子提升了28.6%；同时，优化了p型欧姆接触金属的退火温度，使其比接触电阻率降低到10-4Ω·cm-2量级，有效降低了器件的接触电阻和工作电压；然后，通过激光器器件加工工艺，成功实现了世界上首个能够在室温连续电注入条件下激射的硅衬底GaN基紫光激光器器件，阈值电流为150 mA，对应阈值电流密度为4.7 kA/cm2，激射波长为413 nm。在200 mA连续电流注入下，可以得到3 mW的光功率输出。　　（4）我们通过对硅衬底 GaN基蓝光激光器量子阱生长条件的优化，包括降低 p型 AlGaN/GaN超晶格上限制层生长温度以及势垒结构生长时通入氢气等方法，有效抑制了硅衬底GaN基蓝光激光器中量子阱的热退化；同时我们使用InGaN材料作为波导结构，增加了波导和光限制层的折射率差，增加了硅衬底 GaN基蓝光激光器的光场限制因子。基于以上结果，我们生长了硅衬底 GaN基蓝光激光器外延结构，并进行器件工艺制作，成功实现了世界上首个能够在室温连续电注入条件下激射的硅衬底GaN基蓝光激光器，阈值电流为125 mA，对应阈值电流密度7.8 kA/cm2，激射波长为450 nm，在144 mA连续电流注入条件下，可以得到3 mW的光功率输出。