长期以来,GaN 材料的生长一直是人们的目标。由于热力学的性质和限制,GaN 单晶生长面临着很大的困难。外延方法是研究的重点,但是由于缺乏与之相应的衬底,致使外延GaN材料的生长难度不小。令人高兴的是,近年来在利用HVPE 方法生长高质量的GaN 已经取得了很大的进展。HVPE 方法具有很高的生长速率,可以满足人们生长GaN 厚膜,进而获得准体材料的需要。这种厚膜可以进一步外延生长高质量的GaN 的衬底材料。1.综合分析HVPE 的优缺点,提出GaN 复合衬底的概念,以提高外延GaN 薄膜的质量。为了生长大尺寸的GaN 复合衬底,自行设计安装了HVPE 系统(采用激光剥离后的GaN 材料为衬底)。获得了高质量的GaN 材料。2.用SEM 和AFM 研究了GaN 复合衬底的表面形貌特征,如坑、裂纹、金字塔、镓滴等。3.利用原子力显微镜( AFM)研究了在蓝宝石衬底外延GaN薄膜面生长的演化过程。GaN 表面形貌的演化分为四个特征:(1)初始生长阶段,GaN 的生长被三维模式主导,薄膜表面非常粗糙。生长时间0.1min,典型的颗粒直径约为250nm,高度达100nm。( 2)继续生长,横向生长增加,生长维数降低,表面粗糙度也下降。(3)生长3 min,表面形貌表现出大范围内的平坦,小尺寸上粗糙特点。4.随着时间的增加,GaN 表面变得越来越光滑,这意味着随着生长时间的增加,外延膜的沉积逐渐从二维生长层向层状生长模式转变。5. 通过激光剥离LLO(laser lift-off)获得独支撑GaN 衬底和材料,这样可以把位错密度降低两个数量级单位,同质外延获得高质量的GaN。