在GaSb（100）衬底上利用分子束外延技术生长了InAs/GaSb超晶格结构，利用高分辨X射线衍射方法对其进行分析，得到了摇摆曲线上的卫星峰个数、半峰全宽、衍射峰的强度和位置等信息，计算得到了超晶格材料的界面应变、失配和周期等参量。结合原子力显微镜对两组超晶格样品进行了表面起伏及表面粗糙度的测试和表征，结果发现：50周期InAs（10 ML）/GaSb（10 ML）超晶格样品比短周期和非对称超晶格样品的表面起伏更小，表面粗糙度更低；随着超晶格样品生长周期的递增，摇摆曲线上1级衍射峰的半峰全宽显著减小，样品表面的起伏和连续性得到改善，50周期对称超晶格样品的均方根表面粗糙度可以减小到0.31 nm，摇摆曲线上的卫星峰可以清晰看到±4级衍射峰，1级衍射峰的半峰全宽仅为0.027°，周期厚度为5.59 nm，平均应变为0.43%。

InGaN基量子阱作为太阳电池器件的有源区时，垒层厚度设计以及实际生长对其光学特性的影响极为重要。采用金属有机化学气相沉积(MOVCD)技术，在蓝宝石衬底上外延生长了垒层厚度较厚的InGaN/GaN多量子阱，使用高分辨X射线衍射和变温光致发光谱研究了垒层厚度对InGaN多量子阱太阳电池结构的界面质量、量子限制效应及其光学特性的影响。较厚垒层的InGaN/GaN多量子阱的周期重复性和界面品质较好，这可能与垒层较薄时对量子阱的生长影响有关。同时，厚垒层InGaN/GaN多量子阱的光致发光光谱峰位随温度升高呈现更为明显的“S”形(红移-蓝移-红移)变化，表现出更强的局域化程度和更高的内量子效率。

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备了不同Al组分含量的2μm厚AlxGa1-xN外延膜, 通过透射电镜定性分析了外延膜中的位错和缺陷, 通过高分辨X射线衍射试验对AlxGa1-xN外延膜进行ω/2θ扫描, 结果显示外延膜为六方晶系纤锌矿结构, 通过对对称面和非对称面的晶面间距进行修正精确计算了外延膜晶格常数, 并由此对应变进行定量分析, 四个不同Al组分的AlxGa1-xN外延膜样品的四方畸变值随Al含量的增大而逐渐减小, 并且均小于零, 在水平方向上均处于压应变状态。

在蓝宝石(Al2O3)衬底上应用脉冲激光沉积技术(PLD)生长不同厚度的AlN缓冲层后进行GaN薄膜外延生长。采用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)和扫描电子显微镜(SEM)对外延生长所得GaN薄膜的晶体质量和表面形貌进行了表征。测试结果表明: 相比直接在Al2O3衬底上生长的GaN薄膜, 通过生长AlN缓冲层的GaN薄膜虽然晶体质量较差, 但表面较平整; 而且随着AlN缓冲层厚度的增加, GaN薄膜的晶体质量和表面平整度均逐渐提高。可见, AlN缓冲层厚度对在Al2O3衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响。

系统研究了纳米量级的多孔SiNx 插入层生长位置对高质量GaN外延薄膜性质的影响。高分辨X射线衍射测量结果表明: SiNx 插入层生长在GaN粗糙层上能够得到最好的晶体质量。利用测量结果分别计算出了螺位错和刃位错的密度。此外, GaN薄膜的光学、电学性质分别用Raman散射能谱、低温光致发光能谱和霍尔测量的方法进行了表征。实验发现:SiNx 插入层的生长位置对GaN薄膜的应变大小基本没有影响; 但插入层的位置改变了薄膜中的本征载流子浓度。