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宽带隙化合物半导体GaN因独特的光电性能而被广泛地应用于制备发光二极管、激光器、太阳能电池等光电器件。本课题采用化学气相沉积技术(CVD)在硅纳米孔柱阵列（Si-NPA）衬底上直接生长GaN制备了GaN/Si-NPA纳米异质结构阵列，实现了黄光、近红外电致发光。本文研究了作为催化剂铂的不同沉积时间、生长温度、氨气压强、退火等制备条件对GaN/Si-NPA纳米异质结的形貌结构、积分反射特性、伏安特性、光致发光特性、电致发光特性的影响。主要取得了以下结果：1. GaN/Si-NPA的制备及其形貌、结构表征本文以金属铂为催化剂，Si-NPA为衬底，采用CVD技术制得GaN/Si-NPA纳米异质结，沉积GaN后其表面形貌保持了Si-NPA阵列结构。随着沉积铂时间的延长，GaN的形貌由纳米颗粒膜逐渐演变成颗粒膜与纳米线的混合形式。升高生长温度或增加氨气压强，也有相同的趋势。XRD图谱说明生长的GaN是六方纤锌矿结构。由谢乐公式计算可知，随着沉积铂时间的延长、生长温度的升高或氨气压强的增大均能使GaN晶粒的尺寸增大。经800℃退火1个小时处理，GaN的形貌基本不发生改变，但是晶粒尺寸略有增大。2. GaN/Si-NPA的积分光反射特性随着沉积铂时间的延长，GaN/Si-NPA的反射率逐渐增大，升高生长温度或增大氨气压强，样品的反射率也呈增大趋势。所有样品在~360nm处均有一个明显的吸收边。当沉积的GaN的纳米晶粒尺寸较小时，相对较多的光子被GaN或Si-NPA吸收或透射出去，相对较少的光子被GaN反射回去，此时样品的反射率较低；当GaN纳米晶粒尺寸较大时，相对较少的光子被GaN或Si-NPA吸收或透射出去，相对较多的光子被GaN反射回去，此时样品的反射率较高。延长沉积铂时间、升高生长温度或增加氨气压强均会使GaN纳米晶粒尺寸增大，所以其反射率升高。3. GaN/Si-NPA的光致发光特性样品的光致发光谱中有一个位于~370nm处的GaN的带边发射峰和一个位于~550nm处的宽的黄光发光峰，后者源于晶体内的缺陷能级。延长沉积铂时间，两个发光峰的峰强均增强。这是因为延长沉积铂时间可使GaN的沉积量增大，使得GaN的本征峰及黄光发光峰均增强。同样地，两峰强也随生长温度的升高或氨气压强的增大而增强，分析原因也一样。与沉积铂25s、45s的样品相比，沉积铂5s的样品本征峰发生了蓝移，分析表明是由于较小的GaN纳米晶粒的量子限域效应引起的。4. GaN/Si-NPA的伏安特性及载流子输运机制在室温下对GaN/Si-NPA纳米异质结进行伏安特性测试。结果表明，所制得的样品均具有整流特性。延长沉积铂的时间，样品的漏电流减少，说明样品中的缺陷态能级减少，界面质量提高。升高生长温度或增大氨气压强，样品表现出同样的规律。退火处理后，异质结中的漏电流明显有所降低，这说明退火处理也可以减少样品中的缺陷态数目。对样品的伏安特性曲线拟合后分析，异质结中的载流子的输运方式主要有两种，在较低电压时为欧姆传输方式，在较高电压时为空间电荷限制电流传输方式，两种传输方式的过渡过程为异质结中的缺陷能级被电子填充的过程。5. GaN/Si-NPA的电致发光特性研究表明，在相对较低的正向偏压下，光谱中在~530nm处均出现一个宽的黄光发光峰，该峰的强度随GaN膜厚的增加而增强，所以沉积铂时间延长、氨气压强增强或生长温度升高时峰强均呈增强趋势。当生长温度的升高时，黄光发光峰的峰位发生了小幅度的红移，分析认为是GaN晶粒中镓空位含量改变引起的。在正向偏压相对较高时，电致发光谱中出现了两个发光峰，一个是位于~530nm处的黄光发光峰，另一个是位于~815nm处的近红外发光峰。黄光发光峰的强度随着外加电压的增加先增大到一定值，随后再降低到一定值并趋于稳定。随着外加电压的增加位于~815nm处的近红外峰的峰强持续性增大。分析认为位于~530nm处的黄光发光峰来源于GaN晶体中的缺陷能级辐射复合发光，位于~815nm处的近红外发光峰是GaN的导带底的电子与Si-NPA的价带顶的空穴辐射复合时产生的。