如今,与Si和Ge等传统半导体相比,直接带隙Ⅲ-Ⅴ族半导体材料在光电应用方面显出巨大的优势。自从Maruska等人成功研发了单晶薄膜GaN,现在它已成为Ⅲ-Ⅴ族半导体中最重要的光电子材料。GaN与In或A1结合(通过In,Al原子对GaN晶体中Ga原子的替换),可形成覆盖0.7-6.2eV的近紫外,可见光和近红外光谱。随着GaN基LED的商业化,进一步提高效率已成为该研究领域中最具吸引力的话题。GaN基LED的内量子效率低的主要原因是GaN外延层/衬底和InGaN势阱/GaN势垒之间的晶格失配。虽然AlN插入层或GaN缓冲层的引入能够有效缓解晶格失配问题,但是对界面的研究一直都是难题。所以,本文基于微腔模型,提出含有法布里-珀罗振荡的PL光谱的新拟合函数,对异质外延GaN薄膜材料的界面进行研究。从拟合函数中提取与界面相关的振荡系数,计算出振荡系数与界面反射率等式关系,通过椭偏技术进行验证,分离振荡光谱和原始PL曲线,从振荡光谱中分析振荡峰级和周期。此外,还通过拉曼光谱和时间分辨光谱对材料进行了应力与荧光寿命等的测量分析。论文的主要研究内容从以下几个方面进行,如:(1)采用传统的c面蓝宝石衬底的LED(S1)和p-GaN薄膜结构(S2)的异质外延材料,基于空气/GaN与GaN/蓝宝石异质结构的界面形成的微腔结构,提出一种研究异质外延界面质量的新方法。F-P振荡是由于光场E11和E1的干涉,运用带有振荡现象的PL光谱的拟合函数匹配PL曲线,提取描述振荡强弱的物理量—振荡系数,振荡系数是描述界面的光学性质的参数,它可以对界面质量进行定性的分析。(2)通过椭偏光谱仪的测量分析,成功地验证了该方法的可行性,然后得出了振荡系数和界面反射率的关系,应用于定量分析界面缺陷、变形处的介电性质。从拟合函数里提取的振荡系数不仅揭示了界面的光学性质,而且对界面质量的变化十分敏感,振荡系数变化20倍而反射率的变化就有400倍。最后还对不同发光厚度进行了模拟计算。(3)对GaN异质外延的生长的样品S1和S2进行拟合分析得出了不同荧光波长下的振荡系数变化规律,变温PL光谱中异常的振荡消失归因于界面反射率的骤变,振荡系数从0.13减小到0.05,禁带宽度处的振荡消失归因于吸收的增强,最后还对振荡峰级,振荡峰间距,薄膜厚度,进行了分析。(4)对样品S2进行椭偏和拉曼测量分析,得到样品的光学性质,生长质量和界面应力。对样品S1进行时间分辨光谱测量,通过对样品的光子寿命研究可以得到载流子的动力学辐合过程的信息,荧光寿命快的有8ns,慢的有60ns。