近年来,以Ⅲ族氮化物为代表的第三代半导体材料得到了非常迅速的发展,但仍然面临诸多问题,特别对于p型GaN基材料而言,如何得到理想的电学性能一直是一个难题。本文使用金属有机化合物化学气相沉积技术(MOCVD)在不同极性面的蓝宝石衬底上生长了极性、半极性、非极性Mg掺杂的GaN和AlGaN材料,分析了其表面形貌、晶体质量等特性,优化了生长条件及退火条件,改善了材料的电学性能。本文主要的研究内容和成果如下：(1)在c面蓝宝石衬底上制备了Mg均匀掺杂和delta掺杂的GaN材料,经过对比,发现使用delta掺杂的GaN材料,电学性能明显提高。这是因为delta掺杂能够阻断底层位错向上延伸,从而提高了材料的晶体质量；对delta掺杂的p-GaN材料,在不同的温度下热退火,得到在770℃C时,p-GaN材料具有最佳的电学性能,此时的空穴浓度、迁移率和电阻率分别为109×1018cm-3、2.83cm2/V·s和189Ω·cm。(2)在c面蓝宝石衬底上生长了p-AlGaN材料并研究了其最佳退火条件。首先比较了插入不同缓冲层对外延材料表面形貌、晶体质量、电学性能的影响。实验证明,当插入未掺杂的GaN薄膜作为缓冲层时,表面形貌较好,同时电学性能也有显著的提高,说明适当的缓冲层可以极大地提高材料的晶体质量,从而减少补偿受主,提高p型层的空穴浓度。其次,本文又对delta掺杂周期进行了优化,在一个delta掺杂周期内,保持掺杂时间不变,改变AlG N材料的生长厚度,当厚度为10 nm时,p-AlGaN材料的电学性能最佳。而在对退火温度、时间、氛围、升温速率和气体流量分别优化后,得到在退火温度为750℃,退火时间为8 min,退火氛围为氧气,升温速率为50℃C/s,气体流量为800 sccm时,p-AlGaN材料的电学性能最好,此时的电阻率为1.2Ω·cm。(3)本文还初步研究了非极性、半极性p-GaN基材料的生长和掺杂。首先采用氨气脉冲法生长的AlN作为缓冲层,在m面蓝宝石衬底上生长了不同Al组分的Mg掺杂半极性AlGaN材料,透射谱曲线表明高Al组分的AlGaN材料的内部晶体质量较好,这是因为我们采用氨气脉冲法生长的AlN作为缓冲层,高Al组分的AlGaN外延层与缓冲层的晶格失配更小,有利于材料的外延生长。其次,通过比较Mg掺杂浓度分别为0、125、175和200 sccm的半极性AlGaN材料的SEM图和XRD摇摆曲线扫描结果发现,掺杂浓度越高,表面形貌越粗糙,XRD摇摆曲线的半高宽(FWHM)越大,晶体质量越差。最后,在r面蓝宝石衬底上分别生长了未掺杂和Mg掺杂的非极性GaN材料。SEM测试结果表明Mg掺杂会使表面形貌变差。而XRD摇摆曲线表明,掺入Mg后,沿c方向的FWHM基本不变,但沿m方向的FWHM有较明显的增加,说明掺杂会使晶体质量变差。