通过直流磁控反应溅射制备了氮化铝(AlN)薄膜, 研究了沉积条件与氮化镓(GaN)缓冲层对薄膜质量的影响。利用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了AlN薄膜的晶体结构和表面形貌。XRD研究结果表明, 低工作压强、短靶距和适当的氮气偏压有利于(002)择优取向的AlN薄膜沉积。随着沉积时间的增加, 沉积在50 nm厚的GaN缓冲层上的AlN薄膜的(002)面的衍射峰的半高宽急剧减小, 而沉积在1 μm厚的GaN薄膜上的AlN薄膜的(002)面的衍射峰的半高宽几乎不变。SEM测试结果表明: 在沉积的初期, 沉积在1 μm厚的GaN薄膜上的AlN薄膜的(002)面的晶粒大小分布比沉积在50 nm厚的GaN缓冲层上的AlN薄膜的均匀, 而随着沉积时间的增加, 它们的晶粒大小分布几乎趋向一致。

采用对a-AlGaN表面沉积SiO2纳米颗粒制备工艺得到了金属-半导体-金属(MSM)结构的a-AlGaN紫外探测器。与没有沉积SiO2纳米颗粒的探测器件相比, 沉积SiO2纳米颗粒使器件的暗电流下降了一个数量级, 峰值光谱响应度提高了近3个数量级, 紫外/可见抑制比大于103。

采用热扩散方法, 对AlN薄膜进行了Si掺杂。利用电子能量散射谱(EDS)以及高温变温电导对薄膜进行了分析。EDS测试结果表明：在1 250 ℃的温度下, 氮化硅(SiNx)作为Si的扩散源, 可以实现对AlN薄膜的Si热扩散掺杂。高温电流-电压(I-V)测试表明：在460 ℃测试温度下, AlN薄膜在热扩散掺杂以后, 其电导从1.9×10-3 S·m-1增加到2.1×10-2 S·m-1。高温变温电导测试表明：氮空位(V3+N)和Si在AlN中的激活能为1.03 eV和0.45 eV。

利用高分辨X射线衍射(HRXRD)与拉曼散射光谱(Raman scattering spectra)研究了氮化处理与低温AlN缓冲层对低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)在r面蓝宝石衬底上外延的a面GaN薄膜中的残余应变的影响。实验结果表明: 与氮化处理后生长的a-GaN相比，使用低温AlN缓冲层后生长的a-GaN具有较小的摇摆曲线的半高宽和较低的残余应变，而且其结构各向异性和残余应变各向异性也均有一定程度的降低。因此，与氮化处理相比，低温AlN缓冲层更有利于a-GaN的生长。

采用有机金属化学气相沉积(MOCVD)在r面蓝宝石衬底上生长aAlGaN外延膜,研究了AlN插入层对aAlGaN外延膜的应力和光学性质的影响。根据高分辨X射线衍射(HRXRD)技术和扫描电子显微镜(SEM)我们可以得到，AlN插入层有效地提高了aAlGaN外延膜的晶体质量并减小了外延膜材料结构的各向异性。由拉曼光谱得到AlN插入层的引入减小了aAlGaN外延膜的面内压应力，其原因是AlN插入层可以当作衬底有效的调制与减小aAlGaN外延膜与r面蓝宝石衬底的晶格失配，从而使aAlGaN的面内应力得到适当释放。对室温下的光致发光进行测量得到AlN插入层的使用使近带边发射峰(NBE)发生了红移，这可能是由于残余应力的减小引起。

通过直流磁控反应溅射装置，在蓝宝石(0001)衬底和氮化的蓝宝石(0001)衬底上成功制备了氮化铝(AIN)薄膜。利用X射线衍射仪、原子力学显微镜和双光束扫描分光计，研究了蓝宝石氮化对AIN薄膜结构、应力、晶粒尺寸、形貌和光学性质的影响。X射线衍射研究表明: 制备的AIN薄膜具有较强的(0002)择优取向，蓝宝石衬底的氮化不仅能够改善AIN结晶质量，而且还可以减少薄膜的残余应力。但是，原子力学显微镜结果表明: 在蓝宝石衬底上制备的AIN薄膜的晶粒大小分布比在氮化的蓝宝石衬底上制备的AIN薄膜的晶粒大小分布更加均匀。我们认为，蓝宝石衬底在氮化的过程中形成的AIN具有过多的位错和缺陷，正是这些位错和缺陷造成了在氮化的蓝宝石衬底上制备的AIN薄膜的晶粒大小分布的不均匀性。吸收光谱显示: 蓝宝石衬底的氮化并没有对AIN薄膜的光学性质产生明显的改善。

采用有机金属化学气相沉积设备用两步生长法在(0001)蓝宝石衬底上制备AlN薄膜。研究了预通三甲基铝(TMAl)使衬底铝化对外延AlN的影响。利用高分辨X射线衍射(XRD)技术和扫描电子显微镜(SEM) 分析了样品的结晶质量以及外延膜中的残余应力。通过SEM观察发现，短时间的预通TMAl处理对AlN薄膜表面的影响不大；但随着预通时间的增加，表面会出现六角形的岛。通过优化TMAl的预通时间可以保护衬底被氮化有利于Al极性面AlN的生长，从而得到的Al极性面AlN表面比较平整；但是预通TMAl时间过长会使衬底表面沉积金属态铝而不容易形成平整的表面。X射线双晶摇摆曲线结果表明：样品的(0002)和(1012)面的X射线双晶摇摆曲线的半峰宽随着预通TMAl时间的不断增加，由此得出薄膜的晶体质量不断下降。这可以解释为：预通TMAl使形成的晶核不再规则，从而在成核层形成了很多亚颗粒降低了晶体质量。进一步对XRD结果分析，我们也发现了这样的应力变化。这种应力的变化起源可以归结于内应力(岛的合并在其晶界引入的应力)与外应力(晶格失配与热失配引起的应力)共同作用的结果。

制备了GaN基金属-绝缘层-半导体(MIS)结构紫外探测器，并测量了其暗电流和光谱响应。通过分析其暗电流，发现在反偏情况下，其主要电流输运机制为隧穿复合机制；在正偏情况下，随着偏压的增大，电流输运机制从隧穿机制变为空间电荷限制电流机制。光谱响应测试结果显示，该探测器在－5 V的偏压下，在315 nm处获得了最大响应度170 mA/W，探测度为2.3×1012 cm·Hz1/2·W－1。此外，还研究了不同厚度I层对器件光电压的影响，结果表明，光电压受隧穿机制与漏电流机制的共同制约。

通过对多层GaSb量子点的生长研究, 发现随着生长层数的增加, 量子点尺寸逐渐变大, 密度没有明显变化, 并且量子点出现了聚集现象;当层数增加到一定数量、量子点聚集到一定大小时, 聚集的量子点处会出现空洞。这些现象表明, 各层量子点在生长过程中存在关联效应, 并且GaAs层不能很好地覆盖在聚集的量子点之上, 在继续生长其它量子点层时, 聚集的量子点处在高温下出现GaSb的蒸发, 从而出现空洞。 PL谱出现了很宽的量子点发光峰, 这很可能是由于多层量子点在生长时大小分布较宽而导致的结果。