Al N拥有宽带隙、高击穿场强、好的热稳定性等优良特性,能够应用于制备高温、高功率电子器件、深紫外光电器件、声表面波器件和压电器件等。Al N作为宽禁带半导体材料应用于高频、高功率器件和电路的研究还处于起步阶段,存在诸如单晶材料制备、外延、掺杂等诸多待解决的关键科学技术问题。因此,本论文开展对Al N掺杂技术的研究具有重要的学术意义和应用价值。对于Al N的N型掺杂,关于Si掺杂Al N的实验研究有诸多报道,但鲜有关于Si掺杂Al N的理论研究报道。对于Al N的P型掺杂,Mg掺杂Al N的仿真研究有较多报道,但未见有人从理论仿真的角度研究Mg掺杂浓度对Al N电子结构和光学性质的影响。本文主要研究了不同浓度的Si和Mg掺杂对Al N电学性质影响的理论计算,以及基于高温热扩散实现Si掺杂Al N的实验研究。具体内容如下:1.基于第一性原理理论计算,研究了Si和Mg不同掺杂浓度对Al N电子结构和电学性质的影响。计算结果表明Si掺入Al N后带隙都变窄,费米能级都进入了导带底形成了N型简并掺杂,但是掺杂浓度越低,带隙变窄的幅度越小。Si掺入Al N后在1eⅤ附近产生新的介电峰和吸收峰,所以掺杂硅后在红外区域也具有吸收特性。Mg掺入Al N后费米能级进入到价带顶形成了P型简并掺杂,随着掺杂浓度的降低,带隙变窄的幅度变小,相同的掺杂浓度,Si掺杂使得带隙变窄的幅度是要大于Mg的,所以硅比镁更能提升Al N的导电性。2.基于高温热扩散实现蓝宝石衬底上Al N薄膜的Si掺杂实验研究。在蓝宝石基底的薄膜上淀积硅作为杂质源然后进行高温退火,分为6组样品A1-A6。退火后的样品用扫描电子显微镜（SEM）测试薄膜截面,硅的厚度减少,说明硅成功进入薄膜里面,使用干法刻蚀去除薄膜表面的残留硅。刻蚀完成后测试薄膜截面,硅元素大部分存在薄膜的中上区域,测试其导电率发现其增大了三个数量级,说明硅的成功掺入提升了Al N的导电性,X射线衍射仪（XRD）测试Al N衍射峰向大角度偏移表明Si成功的替位Al,同时发现样品A3-A5的Al N衍射峰峰强变弱衬底峰变的很强也显示了因刻蚀导致了薄膜受到了损伤。通过优化实验参数去掉刻蚀这实验步骤,减少硅溅射的时间,退火后进行XRD和电导率测试,Al N衍射峰向大角度的偏移量极少,各样品之间的偏移量没有差别,测试电导率发现不同样品之间电导率没有明显的变化规律,说明退火不充分。继续优化实验参数,延长退火时间,退火后进行霍尔测试,电导率提升了两个数量级,SEM和XRD测试结果都表明Si进入Al N中并形成了替位掺杂。计算各样品晶粒尺寸减小8nm左右,薄膜表面进行SEM测试发现薄膜晶粒之间存在着较大的间隙且分布不均匀、不平整,说明退火时间加长虽然提升了Al N的导电性但是薄膜在高温下结晶性能变差,并且由于蓝宝石衬底和Al N存在比较大的晶格失配问题,所以长时间高温退火后薄膜存在着比较大的裂纹,这两方面原因导致薄膜的结晶性能变得很差。吸收光谱测试结果表面Al N具有良好的深紫外吸收特性,Si掺杂后会出现红移现象。3.基于上述情况更换衬底,使用硅基底的样品进行实验,保持减少溅射硅时间和延长退火时间的实验条件不变,实验样品进行SEM测试,Si成功进入到了薄膜里面但是硅衬底进行了反扩散,SEM测试薄膜表面也发现薄膜会出现比较大的间隙,说明结晶性能变差。XRD测试结果表明掺杂后Al N的衍射峰向着大角度偏移,说明Si是成功替位了Al,晶粒尺寸计算结果表明掺杂后晶粒尺寸减小4nm左右,比蓝宝石基底的样品减小量要小,说明硅和Al N薄膜的晶格失配度小于蓝宝石和Al N薄膜的晶格失配度。4.本文最后还进行了选择性掺杂实验,选用光刻胶作为掩膜通过光刻机进行曝光然后再显影的方式暴露出需要进行掺杂的位置,在暴露出的窗口溅射硅去胶后再进行高温退火,通过SEM/EDS测试证实使用光刻胶作为掩膜是可行的,能够达到选择性掺杂的目的。电导率测试发现选择性掺杂的导电性不如均匀掺杂,这是由于掺杂区域的杂质在高温下会横向扩散。