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近年来，随着对Ⅲ族氮化物发光二极管(Light emitting diodes，LEDs)研究的不断深入，高Al组分AlGaN基紫外LED (UV-LED)成为关注的热点。然而受制于量子限制斯塔克效应(QCSE)，传统的极性AlGaN基UV-LED的内量子效率很低。而半极性AlGaN材料能够减小自发极化诱导的内建电场，从而有效抑制多量子阱(MQWs)有源区的QCSE，进而提高UV-LED器件的发光效率。因此，对半极性AlGaN薄膜的深入研究显得尤为重要。本论文采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)方法在非极性m面蓝宝石衬底上生长了半极性(11-22)面AlGaN外延薄膜，并开展了半极性AlGaN材料n型掺杂的研究和MQWs生长的尝试。本论文的主要研究内容如下: 1.在m面蓝宝石衬底上使用低温AlN (LT-AlN)成核层/高温AlN(HT-AlN）缓冲层结构进行了半极性AlGaN薄膜的外延生长，并且着重研究了成核条件和HT-AlN缓冲层厚度对半极性AlGaN外延层晶体质量的影响。研究结果表明，在LT-AlN成核层生长温度为520℃，生长时间为5.8 min，HT-AlN缓冲层厚度为80 nm时，半极性AlGaN外延层的晶体质量最优，表面平整光滑、无裂纹，而且XRC的半高宽(FWHM)值低至1330 arcsec。 2.研究了三种提高半极性AlGaN外延层晶体质量的生长和结构方法:(1)采用NH3脉冲技术，以增加Al原子的表面迁移率，同时降低预反应，从而改善了半极性AlGaN外延层的晶体质量和表面形貌;(2)采用应力弛豫插入层结构，以补偿半极性AlGaN外延层和蓝宝石衬底之间晶格失配引起的面内应力，并且阻断部分穿透位错从HT-AlN缓冲层向外延层的延伸，从而提高了半极性AlGaN外延层的晶体质量;(3)采用In作表面活性剂，以抑制氮空位的产生，降低半极性AlGaN外延层的背景载流子浓度，从而改善了半极性AlGaN外延层的电学特性。 3.在m面蓝宝石衬底上生长了Si掺杂的n型AlGaN外延薄膜，并且系统地研究了不同SiH4掺杂浓度对n型AlGaN材料的结构、电学和光学性质的影响。研究结果表明，合适的Si掺杂浓度能够有效促进位错的合并和湮灭;但Si的过量掺入反而会隔离和填充位错，同时限制位错的运动，并且会在半极性AlGaN外延层中引入张应力，最终导致半极性AlGaN外延层晶体质量的劣化。 4.在m面蓝宝石衬底上成功制备了周期为20 nm、阱宽7nm的半极性Al0.6Ga0.4N/Al0.42Ga0.58N多量子阱(MQWs)，并且研究了量子阱的生长速率对量子阱界面质量和光学性能的影响。SEM观测结果显示，MQWs的异质界面平滑、组分变化陡峻。光致发光(PL)测试结果则表明所制备的MQWs的发光波长均在280nm左右，并且以低生长速率生长的MQWs的发光峰值FWHM最小。