随着科学的不断推进，人类生活水平的不断提高，通讯设备以及其他电子器件都必须向着高频，快速的方向发展，而这一切都依赖半导体材料研究的进步。GaN和其他的Ⅲ簇氮化物（InN及AlN）以及它们组成的合金都是直接带隙半导体材料，是制作发光二极管(LED)、激光器(LD)和光电探测器(PD)的优良材料;而且GaN基的半导体材料电子饱和漂移速度大，击穿电压高，耐高温，耐腐蚀，抗辐射，容易形成异质结，这使得它在微波电子器件领域也有着广泛的应用，尤其是在大功率、高温、高压、高频功率器件方面。高电子迁移率晶体管(HEMT)在移动电话、卫星电视和雷达中应用广泛，也正向大功率密度、高工作温度和高频率方向发展。目前，GaN基的HEMT性能不断提升，其外延的衬底选择也有很多，其中Si衬底虽然与GaN之间存在着巨大的晶格失配和热失配，很难在Si衬底上外延出晶格质量高的GaN半绝缘层，但是Si的半导体工艺技术发展的非常成熟，器件的后端工作就会好做许多，所以就目前来说Si衬底上的GaN基HEMT是很大的研究价值。本论文主要研究Si衬底上GaN半绝缘层的生长及其相关的表征，同时设计合适的HEMT结构，并用MOCVD外延出晶体质量良好的HEMT外延薄膜，主要内容如下:　　1、研究了在Si衬底上外延生长GaN常见的问题:裂纹，晶体质量差，Si扩散以及回熔。本论文针对这些问题在Si基GaN外延生长工艺上提出了一些改进，并通过光学显微镜观察以及XRD的表征来为进一步的工艺优化指导方向;主要涉及工艺上的优化包括Si衬底表面的预处理，预喷Al时间的优化，合适缓冲层的选择，AlN层不同的Ⅴ/Ⅲ比对GaN晶体质量，应力，表面形貌等的影响。光学显微镜观察以及XRD表征结果显示，这些工艺的优化对Si基GaN半绝缘层晶体质量的提高，裂纹密度的减少十分有意义。　　2、在生长出具有良好晶体质量的GaN半绝缘层之后，研究了HEMT的工作原理和外延结构，并设计出了比较合适Si衬底上生长的GaN基HEMT结构，最后利用MOCVD对该HEMT结构进行了外延生长并对外延片的晶体质量，表面形貌，应力等做了详细的表征和分析。