本文采用激光分子束外延法,以TiN为缓冲层在Si(100)衬底上制备立方岩盐矿AlN薄膜,研究了缓冲层厚度对薄膜晶体结构、残余应力和表面形貌的影响,并分析了 AlN/TiN/Si的界面结构和立方AlN薄膜的光、电特性。此外,采用第一性原理对AlN薄膜初期吸附行为、AlN/TiN界面和其结构的转变进行了模拟计算,主要结果如下:1.在Si(100)衬底上以TiN为缓冲层制备出了高取向度的立方岩盐矿A1 N薄膜,薄膜与衬底之间的取向关系为AlN(100)[100]//TiN(100)[100]//Si(100)[100]。TiN缓冲层和立方AlN薄膜中的应力随着缓冲层厚度的增加呈先减小后增加的趋势。原子力显微镜分析表明,TiN缓冲层在Si衬底上呈层-岛状模式生长,TiN缓冲层的表面越粗糙,AlN薄膜表面也越粗糙。TiN/Si界面存在明显的应变层,而立方AlN薄膜和TiN缓冲层可以形成连贯的共格界面。2.根据反射光谱计算出立方AlN薄膜的禁带宽度值在4.32～4.96 eV之间,并随晶格畸变的增加而降低。立方AlN薄膜的PL光谱存在两个发光峰,分别在376nm的紫外光区和520nm的绿光区。AlN/TiN/Si有很好的整流特性,立方AlN薄膜为p型半导体。3.吸附模拟表明,Al原子先吸附在衬底N原子的上方可以得到连贯的立方AlN/TiN界面,单层的立方岩盐矿AlN吸附能最大。通过计算不同结构AlN/TiN界面模型,发现方岩盐矿AlN/TiN界面能与应变能之和最小。立方AlN转变为六方AlN的理论厚度为2.38 nm,而本文在实验和模拟计算中,当薄膜厚度超过此厚度时均没有发现结构转变。