AlN作为一种超宽禁带直接带隙半导体材料,在紫外（UV）及深紫外（DUV）光电器件领域有着广泛的应用。目前,由于缺少大尺寸、低成本的AlN单晶衬底,能否获得基于蓝宝石衬底的AlN薄膜是推动UV/DUV器件发展的关键。本文提出了一种基于蓝宝石衬底的高质量AlN薄膜制备工艺,通过结合高温退火,采用物理气相沉积（PVD）法在极性c面、非极性a面与半极性r面蓝宝石衬底上均成功获得了高质量的AlN薄膜。其中,PVD过程采用直流磁控溅射方案,通过控制溅射时间来控制AlN薄膜的厚度,并使用X射线衍射仪（XRD）、原子力显微镜（AFM）、拉曼（Raman）光谱仪、紫外分光光度计对样品薄膜的结晶质量与择优取向、表面形貌及粗糙度、应力演化、紫外透过率及光学带隙等性质进行全面而系统的表征。主要研究内容与创新点如下:1、a面蓝宝石衬底上生长的AlN薄膜的面外方向为（002）晶面,样品的结晶质量在一定范围内与薄膜厚度成正比,趋于稳定之后随着薄膜厚度的继续增加而下降。PVD直接生长的a面蓝宝石衬底上的样品所受应力为压应力,经过高温热处理后,压应力增加,应力强度与薄膜厚度呈负相关。样品均方根（RMS）粗糙度值均低于4nm,并且均在波长200 nm的紫外波段具有良好的紫外透过率,根据吸光度所拟合的光学带隙均大于6 e V。2、c面蓝宝石衬底上生长的AlN薄膜的面外方向为（002）晶面,样品的结晶质量在一定范围内与薄膜厚度呈正相关,趋于稳定之后随着薄膜厚度的继续增加而下降。c面蓝宝石上生长的样品在厚度低于400 nm时表现为压应力,厚度为400 nm与500nm时应力接近于零,当厚度增加至700 nm时则变为张应力。衬底上生长的薄膜结晶质量较好,均方根（RMS）粗糙度值均低于4 nm,样品在波长200 nm的紫外波段具有良好的紫外透过率,根据吸光度所拟合的光学带隙均大于6 e V。3、r面蓝宝石衬底上生长的AlN薄膜的面外方向为（110）晶面,样品的结晶质量在一定范围内与薄膜厚度成正比,趋于稳定后随着薄膜厚度的继续增加而下降。r面蓝宝石衬底上的样品表现为张应力,但高温退火过程会引入压应力,随着膜厚的增加张应力会逐渐减弱。厚度为500 nm的r面蓝宝石样品RMS值在退火前为4.9 nm。