氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料,具有卓越的物理、化学、光学以及力学性能,因而在蓝绿光、紫外LD以及大功率的电子器件上有着广泛的应用。在LED中,该材料的作用尤为重要,推动了整个半导体照明行业的发展。GaN基LED器件较为重要的技术环节是GaN薄膜的外延生长。商用的LED中的外延生长都是基于蓝宝石衬底,因蓝宝石制备方法成熟且成本低等特点已经得到了广泛的应用,但蓝宝石有一些固有的缺陷,比如散热差以及在大电流下发光效率易发生衰退。如果采用GaN单晶作为同质外延衬底材料就可以解决上述问题。但目前国内无法生长出大尺寸,高质量的GaN单晶。因此寻找出合适的衬底材料一直是人们研究的重点。本文采用MOCVD法分别在a面蓝宝石衬底和c面蓝宝石衬底上成功生长出了InGaN/GaN量子阱结构的GaN薄膜,我们发现这两种衬底上的GaN薄膜的择优取向都是(001)方向。与c面蓝宝石衬底上生长的GaN薄膜相比,a面蓝宝石衬底上生长的GaN薄膜具有更好的结晶质量、薄膜中存在的压应力更小、薄膜的能带宽度更加接近理论值(3.4eV)。这表明a面蓝宝石衬底上生长的GaN薄膜的结构以及光学性能更加优异。另外用同样方法在r面蓝宝石上成功制备了非极性(110)面GaN薄膜,薄膜具有较好的结晶质量和较小的应力。本文还在铝酸锂衬底上成功生长出了具有单一择优取向的非极性(110)面GaN薄膜,薄膜中存在的压应力仅为0.46GPa,在20mA的注入电流下,观察到GaN基LED电致发光波长在480nm处。非极性m面薄膜的成功制备解决了极性薄膜中因存在内建电场引起自发极化和压电极化,最终导致内量子效率的降低问题。