GaN基LED作为一种新型的半导体发光器件，有着体积小、亮度高、节能、绿色无污染等诸多优势。与传统照明光源相比，LED在电光转换效率方面有着非常大的潜在优势，在各种显示和背光等领域得到了广泛的应用。然而，GaN基半导体发光器件仍存在大尺寸晶片制备困难、发光效率低、光衰较严重等问题，它们本质上都与生长中的薄膜应力有关。　　 本文针对蓝宝石基GaN薄膜应力进行理论分析和数值模拟研究。首先综述薄膜应力的研究现状及存在的问题，在总结前人研究工作的基础上，分析薄膜应力的产生机理及影响因素，对如何控制薄膜应力提出有效方法。同时讨论AlN缓冲层对GaN薄膜应力的影响及缓冲层厚度与薄膜应力的关系，进而提出降低薄膜应力的改进方案。　　 本文的具体内容如下:　　 (1)通过有限元分析软件ANSYS对蓝宝石基GaN薄膜的应力进行了模拟分析，并通过理论计算验证了其合理性。模拟出了蓝宝石基GaN薄膜应力的分布情况。分析了沉积温度、薄膜厚度、衬底厚度与应力的关系，同时研究了不均匀温度分布对应力的影响。模拟结果显示:薄膜上表面在径向上，中心处热应力最大，薄膜边缘应力发生了突降，其他部分应力分布比较均匀。研究表明沉积温度升高，薄膜厚度减小以及衬底厚度增大都会使热应力变大。衬底径向温度不均匀时，热应力有增大的趋势，且温差越大，热应力就越大。　　 (2)利用有限元分析软件ANSYS对插入高温AlN缓冲层的GaN薄膜在退火冷却阶段产生的应力进行模拟计算与分析，通过改变AlN缓冲层的厚度，得出了对应的GaN薄膜应力的分布曲线，进而分析AlN缓冲层对GaN薄膜应力的影响以及薄膜应力与AlN缓冲层厚度的关系。模拟结果表明:插入高温AlN缓冲层能够有效地控制薄膜应力，并且增加AlN缓冲层的厚度，GaN薄膜应力就会相应地减小，但是AlN缓冲层的厚度越大，GaN薄膜应的减小越不明显。