1.绪论20 世纪 90 年代以来，由于异质外延缓冲层技术的采用和 GaN 的 P 型掺杂技术的突破，从而开辟了 GaN 通向实际应用的光辉大道，引发了全世界 GaN 研究的热潮，并已取得了辉煌的成绩。GaN 超高亮度蓝、绿光 LED 已实现商品化。目前研发竞争的焦点主要集中在蓝光 LD 方面，以及大功率高温半导体器件和微波器件用的材料研制和器件制备技术方面。以 GaN 为代表的第三代半导体材料被誉为 IT 产业新的发动机。GaN 材料具有许多硅基材料所不具备的优异性能，包括能够满足大功率、高温、高频和高速半导体器件的工作要求。它最重要的物理特点是具有比第一、二代半导体材料更宽的禁带，可以发射波长更短的蓝光和紫光，因此，GaN 器件可以广泛地应用于光显示、光存储、激光打印、光照明以及医疗和军事等领域。因此，近几年世界各国政府有关机构、相关企业以及风险投资公司都纷纷加大了对 GaN 基半导体材料及器件的研发投入。1.1 氮化镓材料的发展历程自从 1928 年 GaN 首次合成，到 1969 年成功制备出了 GaN 单晶晶体薄膜，都一度给这种材料带来了新的希望。很长的一段时间以来，人们一直在寻求和研究 GaN 体单晶材料和其外延薄膜晶体的生长方法。由于氮化镓体单晶生长极其困难，且单晶直径太小，不能达到实用化的目的，而其薄膜晶体又因缺陷密度和本体施主浓度过高等原因，使Ⅲ族氮化物半导体材料和器件的进展缓慢，一直落后于 SiC 和 ZnSe 带隙半导体材料和器件的发展。进入 20 世纪 90 年代以后，随着异质外延技术的不断进步，采用缓冲层技术，现在已经可以在一些特定的衬底材料上外延生长得到质量较好的 GaN 外延层。另外，制备 P 型 GaN 的技术难题，也通过对搀入 P 型杂质的 GaN 进行低能电子束辐射或进行热处理得以解决。目前，对 GaN 及其相关Ⅲ族氮化物半导体研究的焦点已集中在蓝光LD 及大功率高温半导体器件和微波用材料的研制和器件的制备方面。1.2 氮化镓材料的优势和应用GaN 材料具有许多硅基材料所不具备的优异性能，包括能够满足大功率、高温、高频和高速半导体器件的工作要求。由于具有优越性的特性，GaN 材料以及基于 GaN 材料的各种器件在近十年中得到了系统和深入的研究。GaN 材料主要应用于光学器件如发光二极管(LED)、半导体激光器(LD)、光探测器(PD)；电子器件如高电子迁移率晶体管(HEMT)、肖特基势垒场效应晶体管(MESFET)。AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管(HEMTs)...
