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近年来,由于氮化镓(GaN)材料在光电子器件(半导体二极管LED、半导体激光器LD)和微电子器件(高温、大功率、高频晶体管)等方面有着广泛的应用而引起研究者的浓厚兴趣。众所周知,这是由于GaN具有直接宽带系(3.39eV)、高的电子漂移饱和速度及高的击穿电压等优良性能。基于含荧光层的InGaN/GaN多量子阱蓝光芯片和红绿蓝三色混合芯片的白色光源的获得,使GaN基器件有望在普通照明方面得到应用。但仍有一些问题有待进一步解决。合适的衬底材料便是其中一个问题,众所周知,衬底材料对GaN基器件的性能影响巨大。目前制备GaN薄膜的衬底材料多选用蓝宝石(α-Al2O3)、碳化硅(SiC)或硅(Si)。但它们都存在一定的不足,a-A1203的导电和导热性能较差,并且与GaN之间晶格失配较大；SiC虽然在导电和导热等方面优于蓝宝石,但却制造困难且价格昂贵；Si具有价格低廉、易于解理、导电导热性能好以及便于大面积生产等优点,但Si材料与GaN热失配较大,GaN薄膜的龟裂问题一度难以攻克。近年来,有研究者尝试在金属衬底上制备GaN薄膜。金属材料具有良好的导电性与导热性、价格低廉、便于大面积生产及兼有反光作用等优点,这些都有望在一定程度上改善器件的散热及发光效率。更重要的是,金属可以直接作为电极,以实现后续的GaN基器件中电流的垂直传输,在制造工艺上比激光剥离(Laser Lift-Off)和金属键合等技术要简单。因此,直接在金属上沉积GaN薄膜具有重大的研究意义。本文以金属钛(Ti)和钼(Mo)作为衬底材料,采用电子回旋共振-等离子体增强金属有机物化学气相沉积(ECR-PEMOCVD)技术,分别以三甲基镓(TMGa)和高纯N2作为Ga源和N源,低温沉积出高度c轴择优的GaN薄膜。传统的MOCVD工艺通常采用1050℃左右的高温,这么高的温度必定会引起严重的界面反应以及GaN与衬底之间巨大的热应力,从而严重影响后续GaN基器件的性能。本文采用的ECR-PEMOCVD设备以ECR等离子体活化技术,在低气压下产生非平衡等离子体,提供高活化的N离子,大大降低了沉积温度。本文采用反射式高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、室温光致发光谱(PL谱)以及电流-电压测试(I-V测试)等多种表征手段,重点研究了沉积温度和TMGa流量对GaN薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能以及电学特性的影响。实验结果表明：Ti衬底上GaN薄膜的最佳沉积温度为480℃,最佳TMGa流量为1.4sccm,最佳条件制备的GaN薄膜具有较好的晶体质量、均匀致密的薄膜表面,较弱的光致发光,GaN薄膜与Ti衬底之间显示肖特基接触特性。Mo衬底上GaN薄膜的最佳沉积温度为570℃,最佳TMGa流量为1.6sccm,在最佳条件下制备的GaN薄膜沿c轴择优生长,晶体质量较高,表面较为致密平整,具有较强的光致发光,GaN薄膜与Mo衬底之间显示肖特基接触特性。