中文摘要：

该课题属于氮化镓基半导体材料与器件领域世界性前沿的课题，基于氮化镓基AlGaN/GaN超晶格结构子带间跃迁弛豫时间短和光吸收波长可以达到1.55微米光通信波段的特点，研究AlGaN/GaN超晶格结构生长及其子带间跃迁的机理，探索其在高速光调制器等光电子器件等领域的应用。重点研究具有极化效应的AlGaN/GaN超晶格的能带和材料结构的设计方法；研究高Al组分的AlGaN/GaN的生长技术，应力控制技术和获得原子级粗糙度的界面以及高浓度掺杂的生长技术；研究AlGaN/GaN超晶格的结构、电学和光学特性的测试分析技术；通过测量光吸收的特性，研究AlGaN/GaN超晶格的子带跃迁机理和非线性光学特性。最终生长出高质量的用于光通信讯波段1.55微米子带间跃迁吸收的AlGaN/GaN超晶格结构，提出其在高速光调制器方面应用的解决方案。

结论摘要：

基于AlN/GaN 材料体系的导带带阶大，子带间跃迁驰豫时间短等特点，可以实现高速1.55微米光通信波段的光调制器。本课题重点研究了GaN上AlGaN和AlGaN/GaN 多量子阱的金属有机源气相沉积(MOCVD)生长技术，相关材料的结构和光学特性表征和子带间跃迁的测试系统的建立等。研究了生长温度，反应室压力和氨气流量等生长参数对GaN上AlGaN的MOCVD生长及性质的影响；通过采用AlN插入层技术，实现了无裂纹的高Al组分的AlGaN/GaN生长并研究了低温、高温AlN插入层的应力释放的可能机制及AlN插入层对AlGaN的光学特性的影响；研究发现裂纹不仅严重影响GaN/AlGaN多量子阱的表面形貌，并且增加了多量子阱中的界面粗糙度及周期重复性，同时加剧了III族空位的产生；通过采用AlGaN晶格匹配层，降低了AlN/GaN多量子阱生长的应力，有利于准二维生长模式；通过适当降低生长温度，实现了AlN/GaN多量子阱周期重复性好和原子级的界面粗糙度的生长；发现高掺杂Si可造成量子阱结构的表面粗糙化；通过测量光吸收的特性，观测到了AlGaN/GaN的1.93μm子带跃迁的信号。