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AlGaN材料是一种直接宽禁带半导体,带隙能量在6.2 eV3.4 eV内连续可调,基于AlGaN材料的紫外光电器件具有波长连续可调、全固态、体积小、耐高温、抗辐射、低能耗、长寿命和节能环保等优点,在民用、工业、农业甚至军用领域都有着广泛的应用前景和巨大的市场需求。通过PVD磁控溅射技术沉积的PVD-AlN缓冲层具有均匀性好,可简化外延生长步骤,降低成本,减小异质衬底与外延层的晶格失配性等独特优势,已被广泛应用于GaN材料的外延生长。另一方面,相比于传统MOCVD生长的AlN成核层对衬底材料的依赖性,PVD-AlN缓冲层对衬底材料的依赖性很弱,若能实现PVD-AlN缓冲层上高质量AlN、AlGaN材料的外延生长,则理论上可延伸应用于任何耐高温的衬底材料。然而,目前基于PVD-AlN缓冲层的AlN、AlGaN材料MOCVD外延再生长的系统研究仍然较少。因此,本文基于PVD-AlN缓冲层,采用金属有机化学沉积法分别进行了AlN和AlGaN薄膜的再生长探索研究。本文的主要研究内容总结概括如下:（1）采用PVD磁控溅射技术制备了不同厚度的PVD-AlN缓冲层,验证了其单晶特性和表面均匀一致的c轴取向性。并研究了不同厚度缓冲层的结晶质量和表面形貌变化规律,随着溅射沉积厚度的增大,AlN缓冲层的总体位错密度呈减小的趋势,表面AlN岛尺寸逐渐增大,但c轴取向性变差。（2）研究了不同厚度的PVD-AlN缓冲层对MOCVD外延再生长AlN薄膜的影响,随缓冲层厚度的增大,AlN薄膜的总体位错密度呈减小的趋势;另一方面,受缓冲层AlN岛尺寸和c轴取向性的影响,AlN薄膜外延生长过程累积了更大的内应力,导致表面裂纹增多。研究了AlN薄膜MOCVD外延再生长厚度对材料质量的影响,发现生长超过一定的临界厚度（约800 nm）,AlN薄膜表面将产生龟裂现象。研究了蓝宝石衬底的切割方向和倾角对AlN薄膜质量的影响,随着切割倾角的增大,材料总体位错密度呈减小的趋势,通过AFM和XRD表征,验证了AlN再生长过程中由二维生长模式向台阶流生长模式转变以及面内应力状态的差异,结合相应的理论模型进行了合理解释。（3）基于PVD-AlN缓冲层法,将AlN渐变插入层技术引入MOCVD外延再生长AlN薄膜,有效的调控了缓冲层上AlN岛的尺寸和取向性,成功制备了1.5μm厚高质量、无裂纹、表面原子级平整的AlN薄膜,并建立了模型对渐变插入层的AlN岛调控机制和AlN薄膜的生长机理进行了详细的阐述。（4）研究了PVD-AlN缓冲层的厚度对i型Al0.6Ga0.4N薄膜MOCVD外延再生长的影响,获得了优化厚度。在此基础上,基于PVD-AlN缓冲层法,将组分渐变插入层技术引入MOCVD外延再生长n型Al0.6Ga0.4N薄膜,以进一步提高材料质量。通过对组分渐变插入层厚度的优化,制备了较高质量的n型Al0.6Ga0.4N薄膜。研究了不同生长厚度的插入层对AlGaN薄膜的结晶质量、表面形貌、电学性能的影响。并提出了理论生长模型,对实验现象进行了合理的解释。