是材料，虽然物理性质优异，但直饱受缺少相匹配的衬底材料的制约以及位错密度大等问题的制约，发展不快。

统观整个半导体材料家族，绝大部分的材料都是生长在它们自己的单晶衬底材料上的，比如像硅，碳化硅，砷化镓，磷化铟等材料。

尽管像些碳化硅特别是砷化镓和磷化铟器件也会以硅或者蓝宝石为衬底，但这样做只是希望能够降低成本。

但ⅢⅤ族氮化物半导体器件比较特别，大部分的器件都是生长在异质衬底上，比如向硅，碳化硅和蓝宝石衬底。

这主要是由于在世界范围内对衬底材料的研究进展缓慢，无法找到制备成本较低和质量较好的衬底材料。

以这些异质材料作为衬底存在着诸多弊端，比如像晶格失配，热膨胀系数失配，衬底和外延层化学性质不致。

当然，在多年对这些异质衬底生长方法的不断研究和改进，也取得了些不错的进展。

比如像侧向外延生长技术，悬空外延技术，以及悬臂梁横向外延技术，但这些方法都增加了成本以及生长过程的复杂度。

许多研究者通过将使用图形化蓝宝石衬底实现以相对较低的成本达到提高性能的目的。

当然如果可以直接使用衬底材料来进行生长，可以解决上述异质外延带来的问题。

不仅如此，如果我们可以直接使用衬底材料来制作相应的半导体器件的话，不仅能够提高器件的性能，也能降低制作器件的成本。

对于器件性能优化而言，有着这样个简单的法则最好的器件来自最高质量的器件外延衬底。

所谓的外延衬底的质量的高低，其实最主要的就是外延层与衬底层的晶格匹配度。

只有晶格失配度低，才能避免出现生长过程中的结定的内在联系，所以通过分析衍射图谱，可以探究晶体内部结构。

在晶体的生长过程中会出现晶块细碎化和点阵畸变度增加，从而会使得样品存在定的残余应力。

残余应力的存在般会是衍射宽度发生变化，据此也可以利用射线衍射表征晶体的残余应力以及内部缺陷。

分析手段般分为单晶射线衍射法，双晶射线衍射法和三晶射线衍射法。

目前制备的晶体般很高的结晶完整度，所以要用高精度的三晶射线衍射来研究它们的结构性质。

以本文所用的样品为例，在蓝宝石衬底上形成的薄膜，通过摇摆曲线法即改变扫描入射角或者改变扫描面内的旋转角，可以测量体材料开始崭露出巨大的优越性。

第二代半导体性能优良，适合制作大功率，高速，高频器件和光电子器件，同时适合制作半导体激光器，而激光器是整个光纤及移动通信系统中的重要组成器件。

第二代半导体材料具有很高的电子迁移率，是通常硅材料的电子迁移率的倍左右，同样条件下可以更快的传导电流，所以被用来制备微波，毫米器件，广泛用于卫星数据传输，光通讯，导航，移动通信等领域。

同时第二代半导体材料还具有更优异的光电特性，它是直接带隙结构，当吸收光子能量或者发射光子时，可以使得电子直接从价带跃迁到导带，同时它具有宽禁带机构，因而比硅材料具有更高的发光效率。

所以它可以用来制作发光二极管以及光探测器，甚至还可以制备半导体激光器，被广泛应用在卫星通讯和光通信等。

年以后，些科学家在开发种新型的半导体材料磷化铟，与砷化镓相比，具有更高的击穿电场，电子平均速度，电子极限漂移速度，以及更好的耐辐射性和导热性。

因而可以制作更高频率或更短波长的卫星信号接收机和放大器，并且受外界干扰小，稳定性高，推动了卫星通信业不断向更高频段发展。

目前，光通信器件大多采用以磷化铟基底材料，制备数码率很高，以及单色性更好的半导体激光器，探测器和接受放大器，被广泛应用到光网络，推动着移动互联网向更高带宽和更高速度发展。

虽然第二代半导体材料促进了整个移动通信和光纤通信的长足发展，但是由于受到物理性质的限制，第二代半导体材料制作的器件在高温高频，以及高辐射环境下，性能受到了很大的制约，甚至完全不能满足要求。

而且受禁带宽度的制约，相应的发射光最多只能达到红光波段，最多只能制备红光和红光激光器。

从上表中可以发现，以为代表的第三代半导体材料在各方面性质都比第二代半导体材料优异。

首先它的禁带宽度要比后者大很多，我们知道禁带宽度越大，发射光的波长就越短，的发射光达到蓝光波段甚至紫外波段。

这种蓝光特性从开始就吸引了半导体研究人员的极大兴趣。

整个半导体材料的兴起就是以美国教授制作了第个材料的发光二极管为起点，以年日本公司制备第个材料的蓝光激光器为标志。

除了光学应用外该系统可以用于吋或者吋片衬底材料