二十世纪九十年代以来，全世界范围内掀起了一股自旋电子学研究的热潮。作为半导体自旋电子学领域一种重要的自旋电子学材料，稀磁半导体材料和普通半导体之间具有匹配的电导，因此最有希望成为有效的自旋注入源。　　 2000年，Dietl等人预言GaN、ZnO等宽禁带半导体材料通过适当掺杂Mn等磁性元素可以具有高温铁磁性，加之GaN基材料在光电子领域的广泛应用，这使GaMnN稀磁半导体有可能成为在室温下实现基于自旋和电荷双重属性量子调控的理想材料体系。尽管如此，不同的研究小组通过不同的生长方法得到的GaMnN稀磁半导体薄膜，关于薄膜中Mn原子的存在形式和相应的磁性诱导机理却有着十分不同的报道。有研究组报道当Mn浓度较高时Mn原子会进入到Ⅲ-Ⅴ原子的晶格间隙，也有些研究小组提出成功制备了Mn替位的浓度高达12％的GaMnN稀磁半导体单晶薄膜。另外，在磁性诱导机理方面也有不同的理论解释。Dietl等人的解释建立在平均场模型的基础上，认为材料的铁磁性来源于Mn+2与GaN价带中空穴的相互作用；而Sato等人认为材料的铁磁性来源于Mn+3离子的E杂质能级和电子部分占据的T2能级之间的双交换相互作用，具体的电子结构和Mn原子的能级状态对铁磁相互作用的机理解释具有重要作用。　　 本论文对MOCVD生长的GaMnN稀磁半导体薄膜材料进行了系统的研究，取得了以下的主要成果：　　 我们在国内首次利用MOCVD方法成功制备了高质量、掺杂浓度可控并且具有室温铁磁性的GaMnN稀磁半导体材料，通过选择合适的有机金属Mn源即(MCP)2Mn以及不断地设计和调整生长参数，得到掺杂可控的具有室温铁磁性的GaMnN稀磁半导体材料，其铁磁居里温度高于385K，矫顽力50-100 Oe。　　 通过X射线吸收近边结构(XANES)、光学透射谱和光致发光谱(PL)等实验方法相结合，研究了MOCVD生长的GaMnN材料的微结构性质。实验证明，在我们制备的GaMnN材料中没有明显的二次相或团簇的存在，绝大部分的Mn原子替代了Ga原子位置。另外，通过原子力显微镜(AFM)和磁力显微镜(M F M)实验方法对GaMnN薄膜样品中人工微结构与表面自然生长的位错坑和凸起进行了表征。同时，在均匀磁化的假设下利用最小二乘法对由AFM测量得到的几何形貌图进行了相应的理论模拟，证明我们用MOCVD方法制备的GaMnN薄膜为均匀磁化，即我们制备的样品在室温下存在铁磁长程有序。　　 通过共掺Si的方法研究了GaMnN稀磁半导体材料的电学和光学性质，发现材料的电学性质在共掺Si后得到一定提升，光学性能也有了一定程度的改善，只是材料的磁性略有下降。实验结果证明，GaMnN材料中Mn离子的电子结构会随着掺杂的杂质种类、浓度以及自身缺陷的变化而发生变化，而材料自身的铁磁性与费米能级和Mn离子的电子能级相对位置关系密切。另外，对于GaMnN稀磁半导体材料的磁偏振性质进行了初步探讨，采用简单的自旋注入层的结构设计，构造具有磁偏振发光效应的LED结构。在此基础上，通过优化器件结构参数，期望得到实验上可检测的偏振光，从而为GaMnN稀磁半导体的器件应用打下进一步的基础。