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二十一世纪被认为是光电子的世界，以GaAs基光电器件为代表的化合物半导体器件在其中起着举足轻重的重要作用。自GaAs材料被发现具有半导体性质以来，GaAs单晶材料的性质、制备技术一直就是半导体材料研究领域最活跃的部分。本论文要重点论述的就是GaAs材料的制备技术。
从GaAs材料的产业化生产方法来讲，它经历了三个主要阶段：HB技术、LEC技术、VB/VGF技术阶段。VB技术在国外形成于二十世纪九十年代。在进一步规模化生产、降低成本、提高材料性能方面起到了至关重要的作用。由于VB技术的实用化及规模化，使得以GaAs衬底制备的LD、LED的市场规模迅速膨胀，带动了相关产业的升级换代，带来了新的照明革命。
本文作者自2000年开始率先在国内进行VB技术的研究。通过多年努力，建立了国内唯一一条VB-GaAs晶体生产线，填补了国内GaAs材料研究的空白，使得我国的GaAs材料的研究与生产能够紧跟国际先进技术，为该材料的国产化打下了坚实的技术基础。
本论文在详细描述GaAs单晶材料的一般物理性质、化学性质、及半导体特性基础上，介绍了GaAs材料在半导体器件领域的应用。在介绍了各种产业化的GaAs单晶材料的生产工艺方法的基础上，通过晶体生长理论的叙述及科学实验现象的描述对比，重点论述了作者在VB技术的建立及改进中的具有独创性的工作，对VB－GaAs技术中的主要工艺技术进行了详细论述，特别是通过以下几个方面的相关技术的研究，全面提升了用于光电器件的掺硅的VB-GaAs衬底材料的生产技术。
1、确立VB晶体生长工艺中热场设计与控制技术。
热场的设计，即在单晶的生长环境中选择什么样的轴向温度分布、径向温度分布是晶体生长的关键。针对VB工艺的特点，结合晶体生长工艺实验分析，在确定选择合适的轴向温度分布曲线，确定引晶点的温度梯度方面进行了不断的尝试。在本论文中，重点介绍了热场中各相关因素对晶体质量的影响。通过对加热器形状的改进、几何尺寸的调整、各温区温度的匹配，控温方式的改善等过程的描述，确立了如何设计、建立合适的热场，控制固液界面形状的工艺技术。
2、开发实用化的引晶技术。
对于VB技术来讲，为了保证对称的热场条件，降低设备制造成本，在单晶炉的设计中没有设计视窗。同时，晶体生长过程是在不透明的pBN坩埚中进行，也没有手段进行观察。但是，引晶的好坏，决定着工艺的成败。为了有效地解决引晶问题，保证引晶的成功率，在设备设计中增加了独创的检视手段，有效地控制了籽晶的熔化程度，可将籽晶的熔化控制在mm量级的范围内，保证了引晶成功率，为制备合格的晶体提供了基本保证。
3、提出并验证控制掺杂剂量的修正公式。
对于光电器件用的GaAs材料来说，主要的掺杂剂是硅。通过硅的适量掺杂保证器件制备所需要的衬底材料的电学特性。按照传统理论公式进行计算，所得到的掺杂剂量在实际工艺中遇到了问题。本文对这一现象进行了理论分析，找到了问题产生的原因，并通过工艺验证，提出了修正公式。该公式经过了大量的工艺实验验证，据此生产的产品满足了光电器件的制备要求。
4、提出了控制低EPD技术手段。
位错是影响光电器件寿命的主要因素。对于光电器件来讲，对位错密度的要求是非常严格的。通过对位错的形成机理的讨论，及不同实际工艺过程对位错增殖的影响的分析，提出了实际工艺过程中控制位错增殖的手段。通过工艺实验进行了验证，并将位错控制在了满足光电器件制备需要的范围。