GaN是一种十分优异的宽带隙Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，是当前世界上最先进的半导体材料之一。室温下，GaN的禁带宽度为3.4eV，是制作光电子器件，尤其是蓝、绿发光二极管(LEDs)和激光二极管(LDs)的理想材料。这类光源在高密度光信息存储、高速激光打印、全色动态高亮度光显示、固体照明光源、高亮度信号探测、通讯等方面有着广阔的应用前景和巨大的市场潜力。此外，GaN也是制作高温、高频、大功率器件的理想材料。进入90年代之后，随着材料生长和器件工艺水平的不断发展和完善，一些突破性技术的实现使GaN材料的研究空前活跃，GaN已经成为世界各国争相研究的热点。目前，金属有机气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)和氢化物气相外延(HVPE)等方法已经成为制备GaN的主流工艺，其中MOCVD使用的最为广泛。采用上述方法制备GaN，工艺复杂，设备昂贵，限制了GaN材料的制备、生产和应用。现在，国际上有许多科研机构正在探索新的工艺方法，试图在合适的衬底上制备高质量的GaN薄膜。 具有纳米管和纳米线结构的纳米材料，因为在介观研究和制备纳米器件方面前景广阔，已成为当前研究的热点之一。近年来，由于一维GaN纳米结构在可见光和紫外光光电子器件方面的应用前景十分诱人，GaN纳米线的合成已经备受关注。从1999年开始，国际上掀起了合成一维GaN纳米结构的研究热潮。 本文采用简单、新颖的两步生长模式，在不同衬底上合成了高纯的一维GaN纳米结构和高质量的GaN晶体膜，详细地分析了合成产物的组分、结构和光致发光特性，初步提出并探讨了两步生长模式合成一维GaN纳米结构的 摘要生长机制，总结了影响一维GaN纳米结构和GaN 晶体膜生长的主要规律和因素。 1．创新性地开发出了氮化电泳或射频磁控溅射Ga。O。薄膜的两步生长工艺，成功地在石英、蓝宝石（A12O3）、St和 GaAs等不同衬底上合成了形态不一的高质量的一维GaN纳米结构。用两步生长模式合成的一维GaN纳米结构为高质量的六方单晶GaN，在室温下测得了良好的光致发光oL）特性。高分辨电镜（HRTEM）和能谱分析（EDX）说明合成的GaN纳米材料纯度非常高。两步生长模式克服了模板限制工艺、基于VLS机制的催化生长工艺和氧化辅助生长工艺无法避免引入杂质的缺点，有助于一维高纯GaN纳米结构光电特性的研究。 z．由两步生长模式合成的一维caw纳米结构的形貌受衬底的影响十分明显。我们可以通过选择不同的衬底来分别合成形态不同的一维GaN纳米结构，其中在石英衬底上合成的是平直的GaN纳米线，在蓝宝石衬底上合成的是细长透明的GaN纳米带，在GaAs衬底上合成的是柱状的一维GaN纳米结构，而在以衬底上合成的是粗短的GaN纳米棒。 3．氮化程序也会影响一维GaN纳米结构的形貌。我们通过改变氮化程序，分别在石英衬底上合成了平直的GaN纳米线和鱼骨形GaN纳米线。 4．选择合适的氮化温度才会得到理想的一维高纯GaN 纳米结构。氨化温度过低（低于900OC），氮化不完全，合成的一维GaN纳米结构的表层附着有Ga。O3颗粒。氮化温度过高（高于 1000 oC），一维 GaN 纳米结构的产量骤减，氮化温度升高到1050OC，一维GaN纳米结构基本消失。 5．在a衬底上生长高质量的GaN晶体膜也是本文研究的主要内容。扩Ga的出衬底可以降低 GaN与出衬底之间的晶格失·配，减小 GaN薄膜在衬底界面上产生的位错和缺陷，而且衬底表面的Ga有助于GaN在衬底表面结晶成核和 GaN薄膜的后序生长。我们采用两步生长模式成功地在扩Ga的引衬底上制备出了高质量的GaN晶体膜。GaN 晶体膜的生长过程与合成一维GaN纳米结构的程序相似。用该工艺生长的GaN晶体膜质量较高，位错和缺陷较少， ·2． 摘要呈六方单晶趋向，室温下获得了较好的光致发光特性。两步生长模式在扩Ga的出衬底上生长高质量的GaN晶体膜，有利于硅基光电集成的实现，向低成本主长高质量GaN晶体膜的研究方向迈进了一步。 6．实验发现，有氧化层p O的扩嫁St衬底不利于高质量GaN薄膜的生长。藏在有氧化层（SIO）的扩钦St衬底上，浓度分布不均匀，容易产生镜的合金点，在其上生长的GaN薄膜表面较粗糙。 7．Ga在衬底中的浓度分布也会对GaN薄膜的生长产生一定的影响。一般 Ga浓度高的引衬底有助于 GaN薄膜的生长，我们在扩 Ga浓度为 10‘、m”‘的引衬底（己去掉引。）上获得了高质量的GaN薄膜。