本文在经过预处理的蓝宝石、硅等衬底上,采用射频辅助等离子源分子束外延生长系统(RF-MBE)外延生长了GaN薄膜及AlGaN/GaN二维电子气材料,并对其进行了表征。本文通过对蓝宝石衬底的预处理发现,采用熔融KOH,290℃下腐蚀15 min、25 min时均可得到较好的腐蚀图像,腐蚀时间为15 min,不同腐蚀温度下腐蚀坑的密度会出现一个峰值;腐蚀过程中会出现腐蚀坑形貌从三角形向多角形的转变,并对其成因机理进行了分析,通过进一步观察分析,发现腐蚀坑的变化发展有联体、兼并、扩展等三种方式。在低温条件下利用ZnO作为缓冲层在蓝宝石、硅等衬底上外延了GaN薄膜,经过盐酸处理后,PL分析发现其具有较好的发光性能;采用蓝宝石为衬底,利用RF-MBE法在正常条件下外延GaN薄膜发现,富镓富氮匹配条件下所得到的GaN材料无论在晶体质量、表面形貌、光学属性、电学性能等方面均要优于在富氮条件下的GaN材料;富镓条件下,针对生长时间为20 min,30 min两种不同缓冲层厚度的GaN薄膜研究发现,缓冲层适当增厚可以获得更好的晶体质量,且GaN薄膜材料的表面平整度及粗糙度、外延层中的应力状况、电学性能等都会得到改善。本文对AlGaN/GaN二维电子气材料及成因机理进行了初步研究,所得到的二维电子气材料具有良好的晶体质量、光学性能等,室温下的最高电子迁移率为800 cm2/(V·s),二维电子气的面密度理论计算为1.14×1013 cm-2接近实验测量值,计算得到的自发极化强度数值为-0.04444 C/m2,压电极化强度数值为-0.0078 C/m2。