中文摘要：

III族氮化物在短波长光电子器件、高温和大功率电子器件等方面有广泛的应用。尽管近年来生长技术取得重要的进展，外延层中的应力依然很强。应力不仅带来了高的穿透位错密度，还造成异质界面的缺陷产生。本项目将用透射电镜观察III族氮化物异质界面缺陷的图像，并用能量色散X光法分析界面处的成分，用阴极荧光法测量不同波长发光强度的分布；用高空间分辨率的扫描俄歇电子能谱和X射线光电子能谱测量异质界面处的成分、化学位移。用第一原理赝势法计算大型超原胞不同异质界面处缺陷的晶格和电子结构变化。了解III族氮化物异质界面的缺陷，为改善界面质量，提高相关器件的质量提供实验和理论的依据。

结论摘要：

采用了MOCVD方法成功地生长了无相分离、无开裂的不同组分AlGaN/GaN异质结构，了解了位错等缺陷对生长机制的影响。结合俄歇谱方法和第一性原理计算，建立了应力与N原子俄歇谱峰移动的对应关系，提出世界最好空间分辨率的应力测试方法，所申请的发明专利已公示；建立了有别于传统方法的分辨率高至数纳米的局域电荷测试方法，并首次测得了异质界面局域二维电荷薄层。模拟计算了不同厚度和应变对AlGaN/GaN半导体异质界面的晶体结构和电子结构，得到了异质结构相变的临界厚度，并从实验上验证了从钎锌矿结构到闪锌矿结构的理论预测。模拟计算了不同组分InGaN异质结构自由能变化，系统了解了相分离的条件以及失配应力等因素对相分离的抑制作用；设计和生长了无相分离的量子阱结构。模拟设计了Mg和Si交替掺杂、超晶格掺杂等所产生的极化，首次提出局域极化的概念，了解了Mg杂质缺陷对晶体极化、电子结构乃至空穴浓度的影响。并从实验上观察到Mg杂质对局域极化和异质结构能带的显著影响，提高Mg掺杂空穴浓度。通过SiN/GaN异质结构原位侧向外延技术，掌握了消除应力降低穿透位错密度的技术。