伴随着5G时代的全面来临和照明显示需求的全方位提升,以氮化物、碳化硅为代表的第三代半导体材料迎来了全盛时代。氮化物半导体材料以其优越的光电性能优势,在如今半导体技术快速革新迭代的大环境下迅速站稳了脚跟,拥有着诸如固态白光照明、Micro-LED显示、高功率电力电子器件等一系列民用市场前景瞩目行业的绝对话语权。同时,氮化物半导体材料对国防也意义深远,其在日盲探测、可见光通讯等方面的广泛应用,值得投入大量的人力和物力。但是由于氮化物半导体其自身材料外延技术难度大,特别是高质量高In组分In Ga N、高质量高Al组分Al Ga N、p型Al Ga N等行业难题的影响,氮化物半导体的发展始终受到制约。相关行业的科研工作者们的工作重心也都放在了对于这些难题的研究和解决。本篇论文基于分子束外延（MBE）技术,围绕氮化物材料的MBE外延展开,研究了MBE同质外延Ga N的生长机制和不同生长条件的影响;探究了生长参数对MBE异质外延In Ga N薄膜性质的影响,掌握了调控In Ga N组分等特性的方法;通过In原子团簇形成的金属液滴对MBE异质外延In Ga N的修饰作用,总结了在富In条件下MBE外延In Ga N的生长过程。本文的研究内容和成果如下:（1）MBE同质外延Ga N过程中,在Ga源充足的情况下,由RHEED可以观察发现,由于温度产生的Ga原子的脱附一般分为两个阶段:两层Ga浸润层的脱附和其余Ga原子的脱附。第一阶段的Ga原子脱附时间随着Ga束流增加和衬底温度降低而变长;第二阶段Ga原子脱附时间随着温度的降低也会增加,但是不随Ga束流的变化而变化。由此可以反推出Ga吸附的两个阶段:两层Ga浸润层的吸附和其余Ga原子的吸附。（2）MBE同质外延Ga N通常存在三种生长条件,分别是:富氮生长条件、微富镓生长条件和过富镓生长条件。富氮生长条件时没有Ga球附着,表面形貌粗糙且多孔洞,PL谱缺陷黄光带明显,晶体质量较差;过富镓生长条件下表面密布Ga球,表面形貌呈现出二维台阶流加六角小丘的形貌,PL黄光带强度趋弱,晶体质量有所改善;而微富镓生长条件生长的样品,表面无Ga球或者分布少许Ga球,相同温度下PL谱中黄光带强度最弱,结晶质量最佳,此生长条件下Ga N外延层表面粗糙度可低至0.28nm,常温下PL带边峰半高宽为6.16nm。（3）In Ga N薄膜的MBE异质外延中,在一定范围内降低生长温度和增加In束流可以增加In原子的并入效率,从而提高In组分。随着In组分的提高,虽然PL带边峰在红移,但是带边发光峰展宽,晶体质量在下降,同时In Ga N的表面颗粒感和粗糙度都有一定程度上的增强。生长时间对In原子的并入也至关重要,在In Ga N薄膜异质外延前期,In原子并入少,随着生长时间的推移,In原子的并入效率会逐渐提高。（4）In液滴在MBE异质外延In Ga N中扮演重要的角色,生长条件一方面会影响In液滴的分布和形貌。另一方面,生长温度的增加,会使得In液滴呈现出光滑圆润的外表,而低的生长温度条件下In液滴会出现拖尾的形态。同时,In Ga N表面分布的In液滴密度会随着In束流的增加和生长温度的降低而增加。（5）另一方面In液滴的存在会改变液滴附近的生长条件,使得In液滴覆盖区域的In Ga N生长过程不同于其他区域,其薄膜性质也与没有In液滴覆盖区域有所区别。在In液滴覆盖下,In原子更容易向In液滴团簇而不是参与到In Ga N薄膜的生长中,导致In液滴覆盖区域下方的生长速率和In组分都低于其他区域。