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GaN基Ⅲ族氮化物由于其在从紫外到可见光波段高效光电器件制作中的成功应用而成为半导体材料研究领域的主要前沿课题之一。本文利用低压金属有机物化学汽相沉积系统(LP-MOCVD)分别在c面蓝宝石(Sapphire)衬底和Si(111)衬底上外延生长六方相GaN单晶薄膜和LED外延片，围绕提高GaN外延层质量的目的，试验重点在以下两个方面展开工作：
(1)研究为了降低硅基GaN外延薄膜层中的应力、减少硅基厚GaN层的微裂；在高温GaN层中插入低温AlN。低温AlN插入层可平衡HT-GaN生长和降温过程引起的张应力，降低厚外延层的微裂，已研制出厚度超过1微米无微裂GaN外延层薄膜。文中重点研究了低温AlN生长温度对HT-GaN材料的影响，给出了较佳的LT-AlN生长温度。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)，对样品进行了测试分析。试验和测试结果表明：低温AlN的生长温度至关重要，生长温度过低影响GaN晶体质量，甚至不能形成晶体；生长温度过高同样会影响GaN结晶质量，同时降低插入层的应力平衡作用；根据实验结果的分析表明：最佳的LT-AlN插入层的生长温度为680度左右。
(2)研究了在蓝宝石衬底外延GaN时，采用化学方法腐蚀c-面蓝宝石衬底，以形成一定的图案；利用LP-MOCVD在经过表面处理的蓝宝石衬底上以及常规c-面蓝宝石衬底上外延生长GaN薄膜。采用高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)、三维视频光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)进行分析，结果表明，在经过表面处理形成一定图案的蓝宝石衬底上外延生长的GaN薄膜明显优于在常规蓝宝石衬底上外延生长的GaN薄膜，其(0002)面上的XRDFWHM为208.80arcsec，(10-12)面上的为320.76arcsec。同时，此方法也克服了传统横向外延生长技术(LEO)工艺复杂和晶向倾斜高的缺点。