GaN作为Ⅲ族氮化物半导体材料体系的代表性材料，凭其宽禁带、高电子迁移率、高热导率等优良特性，已广泛地应用在光电探测器、发光二极管以及高电子迁移率晶体管等光电器件。然而，GaN的异质外延技术带来诸多的不完美，如高密度的位错、固有的本征缺陷和非故意掺入的杂质等。这些不完美严重地影响着材料的光学和电学特性，甚至也会导致GaN基光电器件的性能退化。因此，对这些不完美性在材料中所扮演角色的研究尤为重要。本文采用金属有机化合物气相沉淀(metal organic chemical vapor deposition，MOCVD)在蓝宝石衬底上外延生长GaN薄膜，首先研究了缓冲层参数Ⅴ/Ⅲ对位错和缺陷荧光特性的影响;然后探讨了后续热退火对GaN薄膜的荧光特性的影响;最后研究了GaN衬底和蓝宝石衬底对Ni自组装颗粒的结构和磁学特性的影响。主要研究内容和研究结果如下:　　1、低温缓冲层参数（气压和Ⅴ/Ⅲ）和膜厚对GaN薄膜的位错特性的影响:　　优化分析得出低温缓冲层生长气压为500Torr及Ⅴ/Ⅲ为1859时，GaN薄膜的晶体质量较佳;镶嵌结构模型分析表明随着低温缓冲层Ⅴ/Ⅲ的增加，GaN外延层的螺位错密度和刃位错密度随之增加;此外，随着薄膜厚度的增加，GaN薄膜中的螺位错和刃位错密度逐渐降低，并且螺位错的降低幅度要高于刃位错。　　2、低温缓冲层生长时的Ⅴ/Ⅲ对GaN中黄光带和蓝光带的影响:　　研究结果表明蓝光带和黄光带的发光机制为浅施主到深受主间的跃迁，随着Ⅴ/Ⅲ的增加，(102)面的半峰宽与(002)面的半峰宽均增加，但其比值不变（1.44±0.03），而黄光带的强度与蓝光带的强度均增加，但其比值也保持不变（0.70±0.02），可解释为螺位错和刃位错所俘获的缺陷分别对蓝光带和黄光带有增强作用。　　3、热退火温度和气氛对GaN中黄光带和蓝光带的影响:　　结果表明GaN样品经700℃退火后，带边荧光强度明显增加，黄光带和蓝光带得到了抑制，归因子退火有效地降低了Ga和N空位缺陷的数量;当退火温度达到900℃时，氮气退火的GaN样品，蓝光带和黄光带开始增强，且带边荧光强度开始降低，主要是由于GaN在高温下分解产生的Ga和N空位缺陷数量的增加所致;而氧气退火的GaN样品，黄光带、蓝光带和带边荧光强度均明显降低，主要由于氧原子在GaN高温分解时并入GaN晶格而引入了高密度的表面态。　　4、热退火温度和气氛对GaN表面能带弯曲的影响:　　研究结果得出未经退火的GaN样品，其表面能带向上弯曲～0.48eV;经氧气退火的GaN样品，退火温度低于850℃时其表面能带的弯曲度并未增加，而当温度高于900℃时，表面能带向上弯曲度增大，在1000℃时，表面能带的弯曲度甚至增加了0.34eV，这主要由于氧原子并入GaN晶格而引入了大量的表面态;经氮气退火的GaN样品，在700℃到850℃的范围内，表面能带弯曲度也保持不变，当退火温度高于900℃时，表面能带也出现了弯曲度增加，但增加幅度较小，在1000℃时，表面能带的弯曲程度仅增加了0.07eV，该小幅增量主要是由GaN高温下分解所产生的Ga和N空位缺陷引起。　　5、GaN和蓝宝石衬底对自组装Ni纳米颗粒的结构和磁学特性的影响:　　结果表明GaN衬底上自组装的Ni纳米颗粒与GaN的界面处形成了NixN薄层，对应的磁滞回线中出现了台阶，主要是由于这一薄层的形成引入了低的磁学反转能垒;蓝宝石衬底上自组装形成的Ni纳米颗粒随退火温度的增加，其平均尺寸增大，且密度降低，并且表现出了超顺磁性，但是由于Ni纳米颗粒尺寸过大，阻塞温度在400K左右。