摘要: 氮化镓（GaN）是一种直接带隙宽禁带（3.4 eV）半导体材料，因其独特的特性被广泛的利用在很多领域如在光电子方面GaN基的高效率蓝绿光LED超大屏全色显示节约环保高效比普通白织灯节电5-10倍，在微电子方面利用GaN材料可制备高频大功率电子器件上有望... 展开 氮化镓（GaN）是一种直接带隙宽禁带（3.4 eV）半导体材料，因其独特的特性被广泛的利用在很多领域如在光电子方面GaN基的高效率蓝绿光LED超大屏全色显示节约环保高效比普通白织灯节电5-10倍，在微电子方面利用GaN材料可制备高频大功率电子器件上有望在航天航空等特殊环境下发挥重要作用，目前其研究与应用成为全球范围内半导体研究热点之一。 针对目前主流制备薄膜方法，如分子束外延法（MBE)、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)，氢化物气相外延(HVPE)等具有的工艺及成本弊端。本文采用简单易行的溶胶-凝胶法制备出高质量的GaN薄膜材料，采用GaCl3为镓源，NH3为氮源通过涂布旋转法和高温氨化退火制备异质外延c轴取向纳米级GaN薄膜，获得如下几个主要结论： （1）分别采用不同浓度（0.1M-0.5M）的试剂,不同退火温度下（700℃-900℃）以及不同退火时间（1h-3h）和不同的溶剂（EA、DEA）制备GaN薄膜。通过XRD、SEM等表征手段观察研究发现0.2M、900℃、2h、DEA为最佳反应参数并通过计算衍射强度计算出晶面择优取向为（002）晶面c轴取向。 （2）光致发光（PL）和拉曼光谱分析表明GaN/Si（111）在376nm、396nm和438nm左右均有衍射峰发生一定的红移，且该方法制备的GaN薄膜材料具有E1(TO)模式发生了轻微的移动而晶粒尺寸大小约为5nm左右，所以可以认为该峰的移动是和纳米晶粒尺寸效应引起的。A1(LO)一种声子模式和 E2(high) 峰显示GaN/Si（111）薄膜材料内应力为0.5GP。 （3）能谱分析（EDS）和光电子能谱（XPS）分析结果表明 GaN 薄膜材料中 Ga和N原子比例为 22.57:2.12且除了C和O元素无其他杂质元素，故该方法所制得的GaN薄膜材料较为纯净，通过分析该O元素为吸附氧并不是结合氧，故此推断薄膜中无Ga2O3生成。 （4）在研究GaN薄膜的外延生长方面，比较了不同基底材料（α-Al2O3、Si）对薄膜质量的影响并给出合理解释，同时得出温度的提高对 GaN 薄膜的外延质量有很大的提高且半峰宽（FHWM）大小在不断减小，通过谢乐公式的计算发现薄膜晶粒属于纳米级别（21.1nm）同时晶粒大小也在增大。 收起