氮化镓被广泛应用于光电子和电力电子器件之中。由于氮化镓体单晶的研究进展落后于氮化镓器件的研究进展,商品化的氮化镓器件通常是在异质衬底上制备的。但是异质外延所导致的氮化镓结晶质量变差严重限制了器件的性能,因此制备同质氮化镓衬底成为解决这种困境的关键所在。由于生长速度快、设备相对简单等优点,氢化物气相外延(HVPE)法被认为是最有希望获得自支撑氮化镓衬底的方法之一,但是由于HVPE氮化镓是在异质衬底上生长的,氮化镓厚膜和异质衬底的分离成为获得自支撑氮化镓衬底的一个难题。目前常用的剥离方法有机械研磨、激光剥离等方法,但是这些方法一般工艺复杂,成本比较高。本论文的研究工作是采用2种不同的方法制备2英寸的自支撑氮化镓衬底。研究内容及结果如下:1.开发了一种二氧化硅胶体旋涂制备多孔氮化镓层并基于这种多孔层剥离制备自支撑氮化镓衬底的新方法。优化旋涂工艺,确定4000 rpm转速下得到的纳米二氧化硅球层厚度径向分布均匀。研究了不同厚度的多孔氮化镓层对其上生长的氮化镓厚膜质量的影响,结果表明多孔氮化镓层过厚会导致氮化镓厚膜质量变差;而厚度过薄则无法形成多孔结构。最终选择180-240 nm的多孔氮化镓层。在多孔氮化镓上继续生长氮化镓厚膜,最终得到基本无残余应力的自支撑氮化镓衬底,位错密度小于107cm-2,曲率半径为7.4 m。2.采用原位氮化金属钛膜法制备自支撑氮化镓衬底。优化磁控溅射工艺,得到20 nm厚的金属钛膜。研究了不同退火时间、不同的氨气和氢气流速比对制备的氮化钛的影响,结果表明随着退火时间的延长(或氢气比重的增大),氮化钛的热凝聚越强,获得的纳米网结构氮化钛层的孔洞越大。最终选择的退火工艺为氨气和氢气流速比为1:4和退火时间为30 min。在纳米网结构氮化钛层上以不同Ⅴ/Ⅲ比生长氮化镓,发现Ⅴ/Ⅲ比能够影响多孔氮化镓层的孔隙的大小,而Ⅴ/Ⅲ比为10生长的氮化镓孔隙长度最大,对氮化镓厚膜中的位错抑制效果好。3.采用HRXRD、常温PL和SIMS对比两种方法制备的自支撑氮化镓衬底的结晶质量和杂质含量,发现采用原位氮化金属钛膜制备的自支撑氮化镓衬底的质量相比旋涂二氧化硅胶体得到的结晶质量更好,杂质元素硅的含量更低。