近年来,作为新一代照明材料的GaN基LED的相关技术取得了卓越的进步,吸引了极大的关注。但是GaN基LED要进入通用照明市场,仍有大量的科学技术问题需要解决,其中最重要的是进一步提高发光效率和降低生产成本。C、H、O等杂质作为GaN中的非故意掺杂元素,会直接影响外延材料的质量,器件的最终性能与产品的良率。因此有必要去研究如何降低这些杂质元素的浓度。本文以Si衬底GaN基外延材料的MOCVD生长为研究平台,结合二次离子质谱仪(SIMS)分析手段,研究了不同的生长条件对C、H、O等杂质元素并入外延材料的影响,获得了以下研究成果：1、Ⅴ/Ⅲ比、生长速率和有机源对C的并入影响非常明显。生长时的Ⅴ/Ⅲ比越大,外延层中所并入的C浓度就越低,C浓度的倒数与NH3的流量呈指数关系；生长速率越大,生长时所并入的C浓度就越高,生长速率每提高一倍,C浓度会提高6-7倍；不同的有机源造成的C污染程度也不一样,使用TMAl生长含Al的材料会引入严重的C污染,而使用TMIn生长含In的材料带来的C污染程度非常低,作为Ga源,TEGa比TMGa带来的的C污染更轻。2、温度、气压、载气等也对C的并入有着直接的影响,但是这些因素的影响程度较小,而且非常复杂。随着生长温度的降低,会导致C浓度降低；较高的气压有利于降低C浓度,但是效果不是很明显；使用大的NH3流量生长GaN时,N2或H2作为载气都可以获得低C污染的外延材料,而使用小的NH3流量生长GaN时,H2作为载气会带来严重的C污染。3、对GaN外延材料中H浓度起决定性作用的是Mg的浓度,主要是因为Mg、H会形成络合物。GaN外延层中H浓度与Mg浓度有着线性关系,前者的大小约为后者的1/3至1/5,通过后续的退火工艺可以有效降低外延层表面的H含量。另外,含Al材料中也有较高的H含量。除此之外,其他生长条件对H浓度直接影响不大,只能通过影响Mg掺来杂间接影响H浓度。4、MOCVD生长的GaN材料中的O含量一般只与设备的密封性有关,所以外延层中的O含量比较稳定,没有太大变化,一般维持在较低的水平,约8～9×1016左右。但是在使用TMAl生长含Al材料时,会引入大量的O杂质。本文结合二次离子质谱仪(Secondary Ion Mass Spectroscopy),研究了外延生长条件对GaN中的非故意掺杂杂质浓度的影响。建立了不同生长条件与杂质元素的浓度的关系,并且从理论上解释了生长条件是如何影响杂质元素的含量。为进一步提高GaN基LED光电性能提供了有效的的实验依据。