宽禁带III-V族氮化物半导体材料在短波段发光器件、光探测器件以及抗辐射、高频和大功率电子器件方面有着广阔应用前景。本论文在系统总结了国内外GaN材料制备的研究历史和现状的基础上，利用我们自行开发设计的热壁立式外延设备，对具有GaN缓冲层的衬底进行同质外延生长研究。　　 本文中讨论了外延生长系统的改进方案和实现，使载台能够在水平方向自由转动，在竖直方向上下调节镓源喷口和衬底之间的距离，制得晶体的质量和光学性质明显提高。系统地研究了反应腔的压力对GaN厚膜质量的影响，经研究发现，低压环境有利于提高GaN外延层的质量。利用XRD、AFM、PL等测试手段比较了不同极性缓冲层对GaN厚膜性能的影响，确定混合极性的GaN缓冲层(腐蚀成多孔)对释放外延膜应力、提高晶体质量有很大的帮助。　　 本文还详细研究了原位退火对薄膜外延层质量的影响。根据XRD结果可得到随退火时间的增加，GaN的半峰宽渐窄。拉曼测试结果表明，外延片中的双轴压应力经过退火可以得到很好的释放。光致发光的测试结果与XRD和拉曼散射谱的结论一致。表明原位退火能有效地提高GaN外延膜的结构和光学性能。