以氮化铝(AlN)和氮化镓(GaN)为研究热点的Ⅲ族氮化物半导体具有优异的光电性能和宽广的可调控带隙,其在照明显示、高频高功率电力电子器件、光存储、通讯、能源等领域拥有巨大的优势和应用前景。高性能的半导体器件依赖于高质量的半导体晶元。目前,氮化铝和氮化镓晶元主要通过蓝宝石衬底上异质外延制备。在传统的外延生长过程中,如何解决外延层与衬底之间的晶格失配与热失配成为研究的重点。近年来,石墨烯等一系列二维材料的出现,为氮化铝和氮化镓的生长制备提供了新的思路。由于石墨烯二维材料表面缺少悬挂键,利用石墨烯作为衬底外延氮化铝和氮化镓,外延层与石墨烯之间通过弱的范德华力接触,不仅可以克服晶格失配的影响,有望提高晶体质量,而且石墨烯和外延层能轻松剥离,从而降低制备成本。同时,氮化铝氮化镓与石墨烯的结合可以实现柔性器件的制作,将其应用领域拓宽至可折叠设备、可穿戴设备等。本实验研究中,石墨烯上氮化镓氮化铝的外延制备借鉴了传统的两步生长法。第一步,低温生长缓冲层;第二步,高温生长连续薄膜。缓冲层的作用就是为后续连续薄膜的生长提供成核中心,它直接影响了外延层的晶体质量,也决定着器件结构功能的正常发挥。因此,有必要深入的研究石墨烯上氮化镓氮化铝的生长过程,尤其是缓冲层的生长。在具体实验中,主要选用石墨烯/碳化硅复合衬底,也初步尝试使用PECVD石墨烯作为衬底,并利用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、光致发光光谱(PL)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等表征手段对得到的缓冲层及外延层进行了分析研究。并且,通过自组装的方式在石墨烯上制备了无荧光粉多波段发光GaN基LED,详细分析了其结构特点及多波段发光的机理。