由于纳米半导体表现出的超出常规的性质,因此各种半导体材料的纳米结构成了人们研究的热点.纳米线、纳米带和纳米棒作为新颖的-维量子材料越来越多引起了人们的研究兴趣.2001年《科学》杂志宣布基于半导体纳米线的纳米电路是人类科学的一个重大突破.最近《自然》杂志上一篇报道称"无论如何,纳米线、纳米棒和纳米晶须都是纳米科技中的研究热点".毫无疑问基于纳米结构的-维量子材料将是未来十年内科研的新的立足点.由于在蓝光发光管和高功率电子器件方面的广泛应用,GaN是一种很重要的宽禁带半导体材料.随着目前纳米科技的迅猛发展,人们进行了很多研究来合成用于制备纳米器件GaN-维纳米结构,如纳米线和纳米带等. GaN是一种直接带隙的半导体,在短波长器件领域有不可替代的作用.GaN及其相关的固熔体可以实现带隙从1.9eV到6.2eV的连续可调,是制作短波长半导体激光器的理想材料.目前,GaN基近紫外、蓝光和绿光发光二极管已经产业化,激光器和光探测器的研究也方兴未艾.由于禁带较宽,GaN激光器具有较短的波长,用于激光存储将大大提高存储密度.另外,GaN基的高亮度白光发光二极管,具有低能耗、高效率、寿命长、价格低廉的特点,是真正的冷光源,有望在将来取代传统的白炽灯,成为主要的照明工具,它将使人类的生活发生巨大的变革. 由于优良的性质及巨大的应用价值,GaN被誉为第三代半导体的典型代表.近年来,GaN-维纳米结构,具有许多新奇的物理特性,在一维器件系统方面具有极大的潜在应用价值,因此GaN的-维纳米结构的研究成为当前研究GaN纳米材料最活跃的领域之一,我们的研究是基于Si材料的GaN-维纳米结构. Si是一类极普通且具有发展潜力的衬底材料,价格便宜,易于获得大尺寸材料和制作电极,更重要的是在Si上生长的GaN及其器件便于和硅基大规模电路的集成.但目前在Si上生长GaN材料存在以下的几个主要问题:1)晶格失配和热膨胀系数失配.2)两者之间存在浸润性上的差异.3)在生长过程中容易形成Si<,3>N<,4>.因此很难直接在Si衬底上制备出质量较高的GaN单晶. 在本论文中,我们使用了活泼金属Al作为缓冲层,采用溅射氨化两个过程在Si衬底上来生长GaN低维纳米结构材料.同时作为替代蓝宝石衬底材料的探索,在氧化处理后的Al缓冲层上也制备了GaN纳米结构.详细的描述了上述纳米结构的制备过程,探索了制备条件和工艺参数对GaN纳米结构结晶质量和表面形貌的影响,最终找出了利用该方法制备GaN纳米结构的最佳生长参数.根据GaN材料的低维纳米结构的在不同生长条件下的表面形貌和结晶性能,研究了GaN纳米结构材料的生长机制. 对本论文的内容可以作如下的概括:1.采用射频磁控溅射法在Al/Si膜和经过氧化处理的Al/Si膜上分别沉积Ga<,2>O<,3>薄膜,然后通过薄膜样品的氨化反应获得GaN的低维纳米结构材料.Al薄膜和氧化处理成的α-Al<,2>O<,3>作为中间层,我们发现,在同样的Ga<,2>O<,3>薄膜厚度、氨化温度和氨化时间下,中间层的存在对Si衬底上的GaN低维纳米结构的密度、结晶质量以及表面平滑性能均有较大的提高作用.2.通过对相同的氨化时间和氨化温度下的样品对比,认为生长GaN纳米结构结晶质量最好的的Al缓冲层厚度约为20nm,小于或大于该厚度,均不利于纳米结构的形成,且不容易形成表面光滑的GaN纳米结构,而氧化成α-Al<,2>O<,3>的Al膜生长GaN的最佳厚度为则300nm.3.在最佳的温度、厚度和氨化时间条件下,得到了表面较平滑的GaN纳米线,直径大约在50nm,用XRD测试分析,该纳米线为六方相的GaN晶体,进一步对其选区电子衍射(SAED)分析,得到纳米线为单晶结构;高分辨电镜(HREM)分析显示纳米线的生长取向为[100]方向,纳米线轴向与[100]方向成50°.4.不同氨化时间下纳米线的形态不同,随氨化时间的延长,在Al缓冲层和经过氧化处理的Al缓冲层表面的纳米结构大致经历了:大的颗粒分布----粗棒的聚集----细线的团聚---平直柱状的变化过程.我们初步探讨了纳米线生长的机理.对不同条件下得到的形态不一的纳米线进行了测试表征.5. 用氨化的方法对制备AlN薄膜进行了初步的探索.