中文摘要：

AlN单晶的热导率大，晶格与GaN失配度小，是大功率GaN器件的理想衬底。利用AlN单晶为衬底材料有利于提高GaN器件的性能。本研究拟采用升华法，通过自发成核获得AlN籽晶。在此基础上，研究生长过程中生长参数如籽晶温度、生长室压力、籽晶- - 源温度梯度对AlN晶体生长速度的影响；研究不同坩埚材料对AlN单晶纯度和结晶质量的影响；采用光学显微术、扫描电镜、AFM、高分辨X射线衍射术结合同步辐射形貌术评价AlN单晶的结构完整性，研究AlN单晶中的缺陷如小角晶界、孪晶、位错的形成机理，以及它们之间的相互作用、产生和湮没规律。以此为基础，优化生长工艺，最终获得尺寸大于10mm,具有高结构完整性的AlN单晶。并完成AlN单晶的加工工作。

结论摘要：

AlN是宽带隙半导体材料的典型代表，可以用于GaN基微电子器件的衬底材料，同时也是制作紫外探测器的理想材料。我们采用升华法生长了AlN单晶，在BN坩埚中，自发成核可以生长成较大尺寸的单晶。温度低于2100℃时，AlN单晶呈规则的六角形，显露面为（001）面；温度升高到2100-2200℃时，可以获得无色透明的薄针状单晶,透射电子显微镜电子衍射花样证实针状结晶的显露面为(110)面，长度方向为[001]。温度再升至2200-2300℃，可以获得块状的AlN单晶，尺寸可达厘米量级。单晶表面可见大量平直沟槽。高分辨X射线对称和非对称衍射证实晶体的显露面为(110)面，沟槽平行于[001]方向。当温度超过2300℃，晶体再次变成针状，表面出现沟槽，沟槽方向与针的长度方向一致。电子衍射证实针的显露面为（110）面，沟槽和针长度方向沿[001]方向，类似块状晶体的取向。不同坩埚生长AlN单晶比较性研究发现BN坩埚适合AlN单晶生长，缺点是高温下易分解；钽坩埚高温下易同N,C等元素反应形成TaN, TaC,不能多次使用；钨坩埚是生长AlN的理想坩埚材料，缺点是内壁光滑自发成核不能生长大单晶。