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半导体技术的不断发展，推动着半导体材料广泛的应用。半导体材料中,GaN具有的禁带宽度大、击穿电压高、热导率大、电子饱和漂移速度高、和良好的化学稳定性等优越性质，使它成为迄今理论上电光转换效率最高的材料体系。由于缺少GaN体单晶材料，GaN基材料的外延只能在异质衬底上进行。GaN基材料的晶体质量、缓冲层的选择和设计等都十分依赖衬底的特性。因此研究自支撑GaN衬底，实现GaN同质外延，是一个比较迫切且有意义的工作。GaN衬底制备方法主要是氢化物气相外延（HVPE）。HVPE系统生长速度很快，但由于结构形式制约，尚未形成规模化生产。本论文在详细研究了国内外主流的几款MOCVD系统和HVPE系统的前提下，提出了一种新型的HVPE设备设计。在该新型HVPE设备主要创新点有两个：一是借鉴MOCVD可以实现规模化生产的设备特点，设计了可以实现氮化镓衬底批量生产HVPE系统；二是把HVPE系统和MOCVD系统融合在一起，实现衬底和多量子阱结构流水线式生产。本文的详细内容如下：首先详细介绍MOCVD系统和HVPE系统的原理和结构特点，总结两者的异同。接着，对比MOCVD和HVPE系统结构的差异性，提出一种新型HVPE系统设计，能实现GaN衬底的规模化生长，并与现有MOCVD相对接。通过多物理场耦合有限元计算，分析该方案的可行性。最后，对本项目HVPE系统管路设计进行说明。