纤锌矿结构的氮化铝(AlN)具有6.2eV的带隙宽度，覆盖了200～400nm的紫外光谱范围，使得其成为制备深紫外光电子器件和高功率、高频电子器件的理想材料。AlN具有许多优良的性质，包括良好的介电性能，化学稳定性，高热导率和高电阻率等。在光电探测、环境净化、高密度存储以及生物医疗等方面具有非常广泛的应用。由于目前尚缺乏高质量的AlN单晶衬底，这些器件通常生长在蓝宝石和碳化硅等异质衬底上。然而，异质外廷生长会带来非常大的晶格失配和热失配，从而导致AlN外延层里存在较高的位错等缺陷的密度。同时，由于Al原子较低的迁移率，使得AlN外延层更容易累积应力，引起外延层质量下降并且容易开裂，因此制备高质量的AlN厚膜非常困难。为了提高Al原子的迁移率，采用了氢化物气相外延(Hydride vapor phase epitaxy，HVPE)的方法在蓝宝石衬底上生长AlN薄膜。本论文综合运用透射电子显微学(Transmission electronmicroscopy，TEM)，特别是双束/弱束衍衬技术，主要展示了HVPE方法在(0001)Al2O3衬底上生长的AlN中的缺陷类型，并讨论了它们的起源，以及生长湿度对AlN外延层中本征应力分布演化的影响，最后提出了降低位错密度和释放外延层中应力的生长方法，所得的主要成果如下:　　(1)采用TEM双束/弱束的实验方法结合SEM，对AlN中存在的缺陷进行了研究。实验结果表明在AlN中存在一些缺陷类型跟GaN中的是相同的，还有一些缺陷在GaN中存在，而在我们的HVPE-AlN中尚未发现，同时也存在一些GaN中没有被发现过的新的缺陷类型。初步分析这些新类型缺陷形成的原因，可能是与Al原子较低的迁移率有关。　　(2)采用TEM双束/弱束的实验方法，研究了不同生长温度对本征拉应力分布演化的影响。实验结果表明，随着温度的升高，原子迁移率增大，岛的成核密度降低，岛的尺寸变大，岛界距离变大，本征应力的分布更加均匀。此工作解释了用g=[11(2)0]衍射矢量观察时，AlN薄膜内普遍存在的周期柱状结构的起源，同时不同温度对本征应力分布演化的影响也有助于我们对制备应力可控的AlN薄膜的理解。　　(3)根据上面的实验观察，结合刻蚀首先发生在位错密度较高区域的原理，提出了原位刻蚀生长AlN的方法，在AlN薄膜中引入空洞。TEM实验表明，g=[11(2)0]衍射矢量观察时看到的黑色条纹终止在空洞的底部，不再向上延伸，说明空洞释放了应力，终止了位错。TEM结合拉曼(Raman)，XRD测试表征都证明了空洞能有效的释放应力和降低位错密度，同时我们对位错终止的原理进行了解释。通过引入空洞，我们制备了5μm无裂缝的AlN厚膜。