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Ⅲ-Ⅴ族氮化物有着许多特性,比如直接带隙和高激子结合能。这些特性使得Ⅲ-Ⅴ氮化物广泛应用于光电器件以及高功率高频率器件中。但是二元氮化物(InN,GaN和A1N)之间较大的晶格失配,不可避免地在相应异质结的界面处引起缺陷,这严重降低了器件的性能。有趣的是,当x=0.17时,InxAl1-xN可与GaN晶格完全匹配,形成几乎不应变的InxAl1-xN/GaN异质结。同时,晶格匹配的InxAl1-xN与GaN之间存在着较大的折射率相差值(△n/n),它的禁带宽度比GaN大(4.4eV,300K),这使得它应用于各种器件中：(1)高反射率的短波长分布式布拉格反射镜(distributed Bragg reflectors,DBRs),(2)高品质因数(Q)的微空腔(microcavities,MCs)。此外,由于InxAll-xN与GaN之间自发的极化,能够在界面处感生出一层高载流子浓度(ns)、高迁移率(μe)、低电阻(R)的二维电子气(2DEG)。但是,生长高质量的InxAl1-xN薄膜是很大的技术挑战。在生长InxAll-xN薄膜的过程中,所面临的问题有：很难同时获得平整的表面形貌和高的晶体质量,相分离,组分分布不均匀,晶格常数对Vegard定理的偏离,以及异常离子遂穿效应(anomalous ion channeling)。此外,AlN与InN薄膜最佳生长条件之间的巨大差异,给生长高质量的InxAl1-xN薄膜带来了很大的技术困难。所以,需要精确细致地控制生长参数和生长条件,从而获得生长高质量InxAl1-xN外延薄膜的最佳生长条件。在本论文中,我们用射频分子束外延技术(rf-MBE)生长InxAl1-xN薄膜,在固定氮源流量和输入射频功率的条件下,系统地研究了衬底生长温度,Al源温度和In源温度对InxAl1-xN薄膜生长的影响。我们成功地在c面GaN衬底上制备了晶体质量高、表面平整的InxAl1-xN薄膜。主要研究成果如下：一、我们用射频分子束外延技术(rf-MBE)在c面GaN衬底上生长InxAl1-xN薄膜,研究了衬底生长温度对薄膜质量及表面形貌的影响。确定高质量InxAl1-xN薄膜的最佳衬底生长温度在525℃,约20℃的生长温度窗口内。同时,我们还研究了Al源温度对InxAl1-xN薄膜生长的影响,发现可以通过改变Al源温度来调控InxAl1-xN薄膜中的In组分。最后,我们研究了In源温度对InxAl1-xN薄膜生长的影响,发现InxAl1-xN薄膜的晶体质量及表面形貌对In源温度非常敏感。当In源温度超过760℃时,In原子过量,这大大影响了InxAl1-xN晶体的生长,525℃附近的衬底生长温度窗口消失。二、当衬底生长温度为525℃时,我们成功地在c面GaN衬底上制备了晶体质量高且表面平整的In0.17Al0.83N薄膜。In0.17Al0.83N(0002)衍射峰摇摆曲线半高宽(FWHM)值为249.6aresec,是所报导的最佳值之一。In0.17Al0.83N薄膜的表面均方根粗糙度(RMS)为0.32nm,其PL谱的峰位在330nnm附近。我们还用扫描电镜(SEM)观察了InxAl1-xN薄膜表面的微结构,发现其表面存在蜂窝状微结构,尺寸约为15nm。三、我们用射频分子束外延技术(rf-MBE)制备了Si,Mg掺杂InxAl1-xN薄膜。发现在掺杂Si之后,InxAl1-xN:Si (0002)衍射峰较掺杂前有明显地右移。导致右移的原因可能有两个：其一,掺入Si之后使得In组分变小；其二,Si的掺杂导致了张应变的产生。我们还发现Mg源温度对薄膜的晶体质量及表面形貌影响很大。325℃附近是Mg源掺入InxAl1-xN的最佳温度,此时样品的表面非常平整,晶体质量也较好,其摇摆曲线FWHM值约350 arcsec,均方根粗糙度达到0.30nm。四、我们研究了与GaN近似晶格匹配的InxAl1-xN薄膜的原位和非原位热稳定性。InxAl1-xN薄膜在N2气氛下非原位退火,退火温度从550到1050℃。我们发现：低于750℃退火,有利于改善InAlN薄膜的晶体质量；在高温(大于等于850℃)退火处理下,InAlN薄膜晶体质量退化。我们还研究了InxAl1-xN薄膜在分子束外延(MBE)环境中的原位热稳定性,发现在MBE腔体中720℃原位退火之后,InxAl1-xN薄膜表现出良好的稳定性。在这基础上,我们用分子束外延技术制备了近似晶格匹配的GaN/InxAl1-xN薄膜。