氮化镓(GaN)基蓝紫光激光器是目前波长最短的可见光半导体激光器，是下一代高密度大容量光存储(DVD)系统的关键性器件，在国防安全领域和激光全色显示、激光打印、大气环境检测、水下通信、双色激光探测等领域有广阔的应用前景和巨大市场需求。氮化镓(GaN)基短波长激光器的研究在科学和技术上依然面临很多难题和挑战。 目前GaN基激光器主要采用(0001)面蓝宝石(Al2O3)为衬底异质外延生长。由于蓝宝石衬底和GaN之间存在晶格失配和热失配，外延的GaN基材料中产生大量位错，通常达到107～109cm-2，形成众多的漏电通道和非辐射复合中心，严重影响GaN基器件的物理性能；另外，GaN晶面与蓝宝石衬底晶面相互错开30度，难以获得自然解理面，使得制备低损耗的腔镜面成为一大难题。本论文针对这些困难，运用激光剥离方法研制GaN基激光器并且分析其显微结构。主要研究成果如下： (一)运用和发展了激光剥离技术(LLO)高效率、高质量制备透射电镜样品，在此基础上利用高分辨透射电镜(HRTEM)，高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)，X射线能谱分析(EDS)，以及X射线衍射(XRD)等方法系统研究了GaN基激光器的显微结构和组分。主要分析了GaN基激光器量子阱中对器件电学特性和发光性质影响较大的V形缺陷。发现In组分可诱导所有类型线位错成为V形缺陷，并可以辅助V形缺陷侧壁的延伸，形成V形缺陷的同时线位错的能量被消弱，从而使位错密度降低。研究表明含In多层结构可有效降低刃型位错，也有利于有效降低螺位错。 (二)运用激光剥离技术(LLO)制备了具有自然解理腔镜面的GaN基激光器，镜面粗糙度为5nm左右，在国内首次实现了自支撑GaN基激光器的光泵浦受激发射，并对已经制作电极的GaN基激光器实现了腔面解理，并取得自支撑GaN基激光器的电泵浦受激发射的成果。 (三)深入研究了激光剥离GaN外延结构中，高功率激光脉冲对GaN材料的显微结构的影响。首次发现在激光剥离的过程中，在GaN材料晶体内部形成的缺陷的不同类型和分布规律；建立了理论模型，证明剥离界面以上200nm范围以内产生的半环形缺陷为激光剥离诱导的冲击波所致，并且提出了冲击波的产生和卸载机制，理论计算结果与实验相符。另外，在激光剥离后的样品中，首次用HRTEM在剥离界面以上的GaN材料中发现了再结晶的立方GaN(c-GaN)纳米晶粒，讨论了激光剥离导致的冲击波在界面立方GaN再结晶中的作用。 这些研究成果，对于GaN基激光器的研制，具有重要的应用价值和科学意义。