第三代半导体的发展历史并不算久远，是一类非常年轻的半导体材料。以Ⅲ族氮化物为例，GaN薄膜材料的研究始于20世纪60年代。1969年，Maruska等人采用氢化物气相沉积技术（hydride vapor phase epitaxy，HVPE）在蓝宝石上沉积出了较大面积的氮化镓薄膜 ^［1］ 。

但是由于材料质量较差和p型掺杂困难，GaN材料曾一度被认为是没有前景的材料。Ⅲ族氮化物半导体作为功能半导体材料在光电子器件、电子器件等应用中往往只需要几微米以内的多层薄膜结构。外延生长是实现这类多层薄膜结构最常用的方式。

Ⅲ族氮化物的外延生长方法主要有：

金属有机化学气相沉积（metal-organic chemical vapor deposition，MOCVD）、氢化物气相外延、分子束外延（molecular beam epitaxy，MBE）。MOCVD是目前生长Ⅲ族氮化物最成功也是应用最广泛的一种外延生长方式。20世纪80年代后期，随着MOCVD技术的发展，GaN的研究取得重要突破。

通过引入异质外延缓冲层技术、双流MOCVD技术和p型掺杂技术等一系列关键的MOCVD生长技术，解决了在蓝宝石上生长出GaN薄膜材料和GaN的p型掺杂两大难题，从而为发展高性能Ⅲ族氮化物器件奠定了基础。材料的突破使得基于氮化物半导体的器件有了突飞猛进的发展。以蓝光LED的崛起为例，1973年松下电器公司东京研究所的Isamu Akasaki（赤崎勇）最早开始了蓝光LED的研究。

随后，20世纪80年代，Akasaki和Hiroshi Amano（天野浩）在名古屋大学合作进行了蓝光LED的基础性研发，突破了晶体质量和掺杂等困扰氮化物生长多年的关键技术，于1989年首次研发成功了蓝光LED。而当时任职于日亚化学工业公司的Shuji Nakamura（中村修二），他的实用化研究让该公司于1993年首次推出商业化的LED照明成品，将蓝光LED的亮度提升到最初的100倍，从而引发了照明技术的革新，随即在国际上掀起了GaN器件研发的新高潮。以上三名科学家因发现新型节能光源获得2014年度诺贝尔物理学奖。

诺贝尔物理学奖评选委员会的声明写道：“这三名科学家于上世纪90年代早期通过半导体导出蓝色光束，为照明领域的发展带来了根本性转变。”“他们的发明具有革命性，白炽灯点亮了20世纪，21世纪将由LED点亮。”评选委员会还认为，LED对电力的要求非常低，这种新型光源的问世为全球15亿未能受益于电网的人们带来了更高的生活品质。

GaN材料的研究也带动了其他各种Ⅲ族氮化物，如AlN、铟镓氮（InN）、铝镓氮（AlGaN）的发展。各种高性能Ⅲ族氮化物器件，如LED、LD、紫外探测器等光电子器件和高电子迁移率晶体管（HEMT）等高功率电子器件相继问世。