本文采用在蓝宝石衬底上分子束外延AlN薄膜的方法,系统研究了氮化温度、缓冲层、Al/N束流比、生长温度等生长条件对AlN的晶体质量和表面形貌的影响。通过RHEED、XRD、AFM和Raman等实验手段分析了不同的生长条件对于AlN薄膜的晶体质量和表面形貌影响,结合AlN的生长模式理论,从生长动力学的角度较为系统地分析了各生长条件在AlN薄膜生长中的作用机制。通过改变氮化温度发现低温氮化有利于提高晶体质量;通过改变Al/N束流比,发现富氮情况下表面粗糙,富铝情况下表面平整;通过改变生长温度,AlN晶体质量有明显提高,并在高温生长条件下获得了表面平整、无droplet的AlN薄膜。　　 由于分子束外延中AlN薄膜的生长区间对AlN表面的形貌和晶体质量有重要的影响,本文还研究了在不同Al/N束流比、不同温度条件下AlN的生长区间的变化,通过拟合发现随着温度的上升,Al-rich intermediate区间窗口明显增大,并且Al-rich intermediate区间与Al-rieh droplet区间的界限符合Arrhenius公式。高温条件下AlN的生长区间图对于有效控制样品所处的生长区间和提高结果的可重复性提供了理论依据和实验依据,也为继续优化AlN薄膜做出了方向上的指导。　　 本文还通过XRD和Raman spectroscopy探测了不同生长条件下AlN晶体薄膜内部的残余应力的变化关系。利用XRD的ω-2θ扫描探测了(002)面的布拉格衍射角随着生长条件的偏移;利用拉曼散射谱探测了AlN所对应的E2(high)模的偏移。通过对不同条件下的应力分析,文章从另一个视角进一步研究了AlN内部残余应力与晶体质量、表面形貌以及生长模式之间的关系,分析的结果印证了高温下生长条件有利于提高AlN薄膜的晶体质量。