GaN材料的生长与应用是目前光电子、微电子领域研究的前沿和热点。最近几年，世界各国政府有关机构、相关企业、以及风险投资公司纷纷加大了对GaN基半导体材料及其器件的研发投入和支持。进一步深入研究GaN材料的生长特点，发展新的GaN材料制备方法，通过掺杂调控GaN的光学和电学性能，也逐步受到人们的关注。本文采用气相法和液相法研究了GaN材料的生长习性以及稀土掺杂的动力学，为进一步深入开展稀磁半导体、GaN发光的稀土能级调控奠定基础。
    主要内容如下：
    一、比较分析了Ga金属氮化法和硝酸镓分解氮化法合成的GaN粉体。前者是一个非平衡动力学的过程，GaN晶体的六方结构、生长动力学及其质量传输机制决定了其结晶习性。后者是一个两步反应的过程，是由Ga2O3分解生成的气态Ga2O和氨气分解生成的NH、NH2等反应生成的。
    二、发现Ga金属氮化法合成的GaN粉体为六方GaN相，呈现出六边形的晶体学特征，晶粒尺寸在2μm左右。XRD、SEM、TEM的分析结果均证实了GaN的显露面为具有最低表面能的（0002）晶面。O/N比很低，接近于HVPE生长的体GaN，室温下表现出强的带边发光，无黄光峰，具备优秀的发光性能。
    三、发现硝酸镓分解氮化法合成的GaN粉体为六方GaN相，颗粒尺寸为几十个纳米，形貌无规则，有很好的分布均匀性。氧含量较高，结晶性一般，室温下出现GaN带边峰，无黄光峰，但发光强度不高，发光性能受限。
    四、采用溶液化学方法制备了GaN:Er粉体材料。该粉体为六方GaN相，形貌无规则，尺寸分布均匀。退火处理后，粉体从几十个纳米长大至几百个纳米，且氧含量降低，结晶质量变好。退火前样品表现出GaN带边发光及蓝光峰，退火处理后出现了Er离子相关的三个峰位，表现出强的绿光发射。
    五、采用溶液化学方法制备了GaN:Er,Yb粉体材料。该粉体为六方GaN相呈现细小的菱片状形貌，颗粒平均在300nm左右，粒径分布比较均匀，但氧含量较高，结晶质量一般。样品的阴极荧光光谱中出现了Er离子相关的三个峰位，表现出强的红光发射。在980nm波长激光激发下观察到了清晰可见的红绿上转换荧光，说明Er3+-Yb3+共掺杂体系在GaN基质中实现了上转换荧光输出。
    六、通过对比GaN:Er粉体和GaN:Er,Yb粉体材料，结合稀土元素的发光特点，我们发现对于Er掺杂GaN体系，适当的条件下可以优选出某个波段强的、尖锐的跃迁发光，这对于稀土发光基础理论的研究及其应用均有着重要的意义。