宽禁带（3.4 eV）的氮化镓（Gallium nitride,GaN）被认为是第三代半导体材料之一,在电子和光电子等领域有着广阔的应用前景;然而,采用传统湿法刻蚀方法难以实现化学性质极为惰性的GaN的高效高质加工。近年来研究发现基于光生空穴的光电化学（PEC）刻蚀是一条可行的加工途径,但因现行制备技术尚无法制出无位错缺陷的GaN晶片,各种位错缺陷所造成的晶体表面空穴分布不均将严重影响刻面质量;因此,弄清GaN表界面特别是各种位错缺陷对PEC刻蚀过程的影响,对发展湿法刻蚀加工方法有着重要的理论意义。PEC刻蚀通常采用水基刻蚀液;H₂O和OH^-理论上均可与GaN形成氧化层,但对两者间的差异迄今尚无深入的研究。本论文拟分别采用非水电解液（Deep Eutectic Solvents,DESs）和水基刻蚀液,系统调查电极电位、OH^-离子浓度、水和紫外（UV）光强度等因素,对n型GaN晶体（0001）面PEC刻蚀过程的影响及规律,旨在为发展GaN晶片的化学机械平坦化和基于导电掩膜的无外加对电极的PEC（ELPEC）加工GaN器件等方法提供理论依据。论文第三章主要研究了:（1）暗态下GaN在DES和浓H₃PO₄中的化学刻蚀,以及在DES中的电化学阳极腐蚀;（2）UV光照下GaN在不同的DES和水相溶液中的表/界面反应过程和光电化学刻蚀机理,包括H₂O、光照强度、电极电位、OH^-浓度等因素的影响;（3）采用以金属Ti栅为掩模的GaN电极,系统调查了溶液成份、刻蚀电位和电化学方法等,对其PEC刻蚀速度和表面形貌的影响及规律。实验结果证明:（1）GaN在Reline（氯化胆碱+尿素）中,暗态电化学阳极腐蚀或光电化学阳极腐蚀可简单有效地反映出其表面和亚表面损伤和各种类型的位错;（2）刻蚀电位是影响PEC刻蚀反应过程和刻面形貌的关键因素之一;在GaN/Ethaline（氯化胆碱+乙二醇）或水的界面,空穴和OH^-离子发生反应的电位远低于空穴和水、羟基或Cl^-离子发生反应的电位;空穴和OH^-离子反应除可引发GaN腐蚀还可生成羟基自由基（OH·）;（3）低电位下的刻蚀主要涉及OH^-离子;如OH^-离子浓度低,刻蚀受扩散控制可产生平滑的刻面;如OH^-离子浓度高,刻蚀受反应动力学控制,刻蚀慢而不均且刻面会产生晶须结构,原因是电子-空穴复合容易发生在晶体位错部位使空穴在晶体/溶液界面分布不均,并且晶体表面产生的氧化物膜层较厚;（4）高电位下的刻蚀涉及OH^-离子和水的共同作用;水和空穴的反应以自我限制的方式所生成的表面氧化层可有效地阻止刻蚀不均;同时,空间电荷层的强电场既可阻止氧化物膜层内电子和空穴的复合增加刻速,使氧化膜溶解仍为OH^-扩散控制,刻蚀可获得具有原始台阶结构的平滑刻面。论文第四章,采用光刻技术和磁控溅射技术制备了以金属铂（Pt）栅为掩模的GaN电极;设计和制备了光电化学薄层流动电解池;调查了在刻蚀溶液静止和层流条件两种条件下,分别采用O₂、S₂O₈^2-和H₂O₂作为ELPEC刻蚀的氧化剂时刻速和刻面形貌的差异。实验结果发现:（1）采用层流溶液可改善物料平衡使刻蚀在平面方向上均匀发生;（2）在酸性条件下,H₂O₂的还原电位比S₂O₈^2-更正,但其可消耗掉表面空穴,导致刻蚀速度较慢,采用层流溶液可减小边缘效应;（3）S₂O₈^2-可通过电化学和光化学两条途径生成SO₄^-,由于SO₄^-可将空穴注入价带与GaN反应,因此刻蚀速率高;但在碱性溶液中,SO₄^-可与H₂O或OH^-生成OH·,使溶液pH迅速降低,生成较厚的氧化层;（4）碱性条件下刻面粗糙度Ra更小,并且对缺陷部位没有选择性。基于以上结果,发展出了一种基于软模板的距离敏感ELPEC加工方法。