氮化镓材料（Ga N）以其大禁带宽度、高电子饱和速度、强极化电场以及高辐照能力等优良特性,在电力电子器件和发光器件领域都已经得到非常广泛的应用。在电子器件中,Ga N基异质结的界面处能够产生高浓度、高迁移率的二维电子气（2DEG）,可以制备具有高频、大功率特性的高电子迁移率晶体管（HEMT）,在民生、国防、工业等领域都有重要的作用。作为HEMT器件的核心结构,Ga N基异质结的特性会对器件的功率、频率性能产生直接的影响,因此高质量异质结的制备对于器件性能的改善有非常重要的意义。为了研究衬底对Al Ga N/Ga N异质结特性的影响,本文分别在小角度斜切蓝宝石衬底、有磁控溅射Al N缓冲层的蓝宝石衬底和纳米孔图形化蓝宝石衬底（PSS）上生长了Al Ga N/Ga N异质结,并对异质结的材料质量和电学特性进行测试分析,能够为高质量Al Ga N/Ga N异质结的研制奠定基础。主要研究结果如下:1.在平片蓝宝石衬底、c/m斜切0.4°、0.8°、1°蓝宝石衬底和c/a斜切0.5°、0.7°蓝宝石衬底上,分别得到势垒层Al组分为0.10、0.26和0.33的Al Ga N/Ga N异质结,对异质结的材料质量测试结果表明,位错密度最低的异质结都是在斜切衬底上得到的,表面形貌测试结果表明,斜切衬底上异质结的表面均方根粗糙度有所增大,但是表面原子台阶非常平直,电学特性测试结果表明,斜切衬底能够改善异质结的2DEG迁移率,且势垒层Al组分越高,2DEG的载流子浓度越高,迁移率越低。2.在磁控溅射25 nm Al N的蓝宝石衬底上,分别生长30 nm Ga N成核层和1.7μm Ga N外延层,发现磁控溅射Al N层的引入能够提高Ga原子在衬底表面的迁移能力,促进Ga N成核层的成膜,并且能够使Ga N外延层的位错密度降低50%左右;然后,在磁控溅射50 nm Al N的蓝宝石衬底上生长了Al Ga N/Ga N异质结,测试表明,磁控溅射Al N层的引入能够改善Al Ga N/Ga N外延结构的材料质量和电学特性,其中,Al0.33Ga N/Ga N异质结的迁移率达到1966cm~2/V·s,载流子浓度达到1.01×1013cm-3。3.在纳米孔PSS上生长了两种势垒层Al组分的Al Ga N/Ga N异质结,与平片蓝宝石衬底上异质结的特性相比,纳米孔PSS上异质结的位错密度均降低了60%左右,表面形貌更加平坦,2DEG迁移率都有不同程度的提升。其中,Al0.33Ga N/Ga N异质结的的位错密度从9.71×10~8cm-2降低到了3.57×10~8cm-2,降低了63%,载流子迁移率从1933 cm~2/V·s提升到了2111 cm~2/V·s。通过建立外延层生长模型,认为纳米孔PSS上大量位错会在成核岛横向生长期间发生湮灭,并且纳米孔之外的平坦区域的Ga N的合并会阻挡纳米孔底部位错的向上延伸,而位错密度的降低、表面粗糙度的减小会对2DEG的散射作用减小,因此异质结载流子迁移率提高。