GaN是一种宽禁带半导体材料,在室温下其直接带隙宽度为3.39eV,具有热导率高、耐高温、耐酸碱、高硬度等特性,是第三代半导体的代表。这些特性使GaN基材料广泛地被用于蓝、绿、紫外发光二极管和激光器,以及高温大功率器件。近年来,尽管GaN基光电子材料和器件得到迅猛发展,但对材料本身的研究还不是很充分,GaN基材料生长和性能研究方面还需做大量工作,仍存在一些影响产业化的问题急需解决。目前氮化镓材料中位错的研究吸引了众多学者的极大关注。本文主要利用X射线衍射和透射电子显微镜技术对蓝宝石衬底上生长的GaN基LED外延片的微结构进行了研究,主要研究工作为:1.采用X射线衍射绝对测量法精确测量了GaN薄膜的晶格参数,对样品进行了Φ扫描,结果表明,该GaN薄膜具有非常好的六次对称性,为六方结构。同时进行了镜面反射曲线扫描,可以观察到一个布拉格峰和小干涉峰,说明该样品层状结构很好,界面清晰。采用面内掠入射(IP-GID)等方法对GaN薄膜的镶嵌结构进行了测量,测得位错多数为伯格矢量为b=1/3[11-20]的刃位错,螺位错和混合位错相对较少,同时测得了生长方向的晶粒尺寸。2.利用高分辨X射线衍射对GaN基LED外延片的超晶格结构进行了测量,得出了超晶格的结构信息。3.利用高分辨透射电子显微镜对GaN基LED外延片进行了分析,分析结果表明:该外延片各层结构较好,多量子阱结构中,阱(InGaN)和垒(GaN)界面明锐,厚度均匀,表明生长的量子阱结构质量良好。4.利用F7000荧光光谱仪对样品进行了光致发光谱分析,结果显示样品有两个发光峰,对这两个发光峰的起因进行了分析。5.通过光刻刻蚀等工艺,制作出了GaN基LED发光二极管,I-V曲线表明该器件具有非常好的二极管整流特性。