近年来,由于宽禁带半导体材料在短波长发光器件、光探测器以及抗辐射、高频和大功率电子器件方面的广阔应用前景而备受关注,发展十分迅速,成为近些年来持续研究的热点。Ⅲ-Ⅴ族的第三代半导体材料氮化镓(GaN),在室温下禁带宽度为3.4eV,是制作光电子器件,尤其是蓝、绿发光二极管(LEDs)和激光二极管(LDs)的理想材料。此类光源在高密度光信息存储、高速激光打印、全色动态高亮度光显示、固体照明光源、高亮度信号探测、通讯等方面有着广阔的应用前景和巨大的市场潜力。此外,GaN也是制作高温、高频、大功率器件的理想材料。随着材料生长和器件工艺水平的不断发展和完善,尤其一些关键性技术的突破使GaN材料的研究空前活跃。由于生长大尺寸的单晶氮化镓是比较困难的,用异质外延的方法来制备高质量的氮化镓薄膜便成了研究开发GaN基器件的基础。目前,金属有机气相沉积(MOCVD)、氢化物气相外延(HVPE)和分子束外延(MBE)等方法己经成为制备GaN的主流工艺,但是采用这些方法制备GaN,工艺复杂,设备昂贵,限制了GaN材料的制备、生产和应用。现在国际上有许多科研机构正在探索新的工艺方法,试图在合适的衬底上制备高质量的GaN薄膜。脉冲激光沉积就是近年来发展起来的先进的薄膜生长技术,与其它沉积方法相比,该工艺具有薄膜生长温度低、生长条件易于控制、生长速度快和成膜质量高等优点。目前,蓝宝石是GaN异质外延最常用的衬底材料,但蓝宝石衬底自身绝缘、硬度大、解理较为困难,且导热性能差,不利于大功率器件的制取。并且其价格相当昂贵。相比较而言,Si由于其晶体质量高、价格低廉、易解理、导电性好且易于获得大尺寸材料而被看作是一类极具发展潜力的衬底材料。更为诱人的是可以将硅基GaN器件集成到大规模集成电路中去,因此开展Si基GaN薄膜材料的外延生长有极其重大的应用意义。但目前在硅基上生长GaN还存在的主要困难有:1)Si与GaN的晶格常数失配和热膨胀系数失配较大;2)Si与GaN之间的浸润性差;3)在生长氮化物过程中容易形成Si3N4。因此很难直接在硅衬底上制备出高质量的GaN单晶。为了克服这些困难并获得高质量的氮化镓薄膜,人们想了很多办法,其中退火是获得高质量结晶氮化镓薄膜的一种有效途径。在该篇论文中,我们利用脉冲激光沉积系统先在Si衬底上制备氮化镓薄膜,然后研究了在氨气氛围中不同退火温度对薄膜的影响。测试结果表明,生成的GaN薄膜为六方纤锌矿结构,退火温度对GaN薄膜的结晶质量和形貌都有重要影响。随着退火温度的升高,GaN薄膜颗粒开始变小,薄膜表面趋于相对光滑,薄膜的结晶质量也逐渐提高。其中,经过11000C退火处理的样品结晶质量和表面形貌最佳。当退火温度继续升高(高于11000C)时,氮化镓结晶质量反而下降。除对样品进行退火外,采用缓冲层来缓解薄膜和衬底之间的晶格失配和热失配,也是获得高质量氮化镓薄膜的一种有效途径。目前常用做氮化镓缓冲层的材料是SiC和ZnO,在本篇论文中,我们采用AlN和GaN来做氮化镓薄膜与硅衬底之间的缓冲层,研究了它们对生长氮化镓薄膜的影响。测试结果表明:在低温下生长的缓冲层能有效地提高薄膜的结晶质量和表面形貌,并且同质缓冲层比异质缓冲层更有利于氮化镓薄膜质量的提高。