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宽禁带半导体GaN及其合金材料在短波长发光器件、短波长激光器以及高温、大功率、高频电子器件等方面有着广泛的应用前景。由于GaN体单晶材料难以制备，因此获得高质量的单晶薄膜材料是研究开发GaN基器件的基本前提条件。蓝宝石是GaN异质外延最常用的衬底，而GaN基器件也通常制作在蓝宝石上。然而，蓝宝石具有绝缘、导热性差、缺陷多、硬度高以及价格贵等特点，这不仅导致器件工艺复杂，而且限制了大功率器件的发展。而硅作为衬底则可以弥补这些不足。因此，开展Si基上的GaN薄膜材料的外延生长具有极其重大的应用意义。