本论文内容围绕Ⅲ-N材料生长及物理研究展开。整个论文工作从建立射频等离子体分子束外延生长设备起步，最终目标面向AlGaN/GaN异质结构高温、高迁移率场效应管器件，取得了以下主要研究结果：1．作为主要人员之一，建立和调试了RF Plasma MBE设备和紫外-可见He-Cd 光源光栅光谱仪。2．采用RF Plasma MBE方法，进行白宝石衬底上外延GaN的生长及其机理和特 性研究。采用Ga束流清洗，高温氮化和低温生长缓冲层三个步骤抑制衬底与 外延层间大的晶格失配和热膨胀系数失配对材料质量的影响。获得GaN X射 线摇摆曲线（ω/2θ扫描）半峰宽最佳值为244arcsec，典型值～300arcsec。结合 AFM结果，估计材料中位错密度为3.9×10⁹cm^-2。GaN本征发光强度远远大于 黄峰发光，本征峰半峰宽22meV。 以厚膜HVPE GaN作为衬底，用RF plasma MBE方法进行了GaN材料的二 次生长。进一步提高了材料的结构特性和光学特性。3．深入研究了GaN中Si的掺杂行为，获得1×10¹⁷cm^-3到1×10²⁰cm^-3的广泛掺 杂范围的n型GaN。采用半经典模型，定量分析了Si掺杂对GaN材料本征 峰的展宽。定性分析了Si掺杂对本征峰和黄峰发光强度的影响。发现了Si 掺杂引起的GaN能隙重整化效应。重掺杂下的发光谱结果为Si在GaN中可 形成受主能级这一理论预言提供了实验证据。综合实验结果，给出了一个模 型用以概括Si在GaN中的掺杂行为。4．探索了以Be和Mg为掺杂剂进行GaN p型掺杂及特性研究。5．从理论上研究了AlGaN/GaN异质结构极化效应及调制效应： 采用错配模型，研究了GaN上AlGaN薄膜中的残余应变量与临界厚度。 计算了不同结构参数下自发极化和压电极化两方面因素对非故意掺杂 AlGaN/GaN 2DEG面密度和面电阻的影响。 在计算调制掺杂效应时，采用了不同于一般采用的薛定鄂方程和泊松方程 求自洽解的方法，通过分析异质界面处的能量平衡，简便地得到了 AlGaN/GaN结构参数与调制掺杂诱导2DEG性能之间的关系。6．在理论计算和分析的基础上，设计了 A旧aN／GaN HFET 结构，开展了 AIGAN／GAN HFET材料与器件工艺研究： 生长了 AIGaN必aN HFET器件结构材料，所得材料结构性能良好。 采用离子磨削方法初步探索了GaN基材料的刻蚀工艺，刻蚀速率为3 50～ 400Nmin。分别采用乃从和 Pt；在 GaN上制作欧姆接触和肖特基接触，观 察到整流特性，但反向击穿电压很小，工艺尚需进一步优化。