GaN材料由于缺乏合适的体单晶衬底，只有采用异质外延技术。商业化的半导体绝大多数是采用体材料，GaN材料是一个例外，它用异质外延材料成功地做成了器件。
GaN材料中的位错不会显著降低其光学和电学性能。GaN蓝光LED普遍使用的衬底材料是蓝宝石，虽然衬底与GaN外延层之间存在的晶格失配和热失配。若用GaN做成其它器件，如激光器二极管或是大面积、大功率器件，如此高的位错密度就对此类器件非常有害的。另外，虽然蓝宝石能进行多种加工，但其固有的性质会影响到外延材料的性质。GaN异质外延，其质量受衬底的影响很大，衬底材料的选择，一般认为晶格匹配是决定性因素。科研工作者对大量的材料进行过GaN生长，包括绝缘的金属氧化物、金属、金属氮化物和其它的半导体材料。除了晶格常数以外，材料的晶体结构、表面性、组成、稳定性、化学性能和电学性能也是决定其是否能做衬底的重要因素，因为它们会严重影响外延层的性能。GaN的晶体方向、极性、表面形貌、应力和缺陷浓度由所采用的衬底决定，也就是衬底的性能会终决定器件的性能。
GaN材料系列具有低发热率和高击穿电场，是开发高温、大功率电子器件和高频微波器件的重要材料。目前，随着MBE技术在GaN材料应用方面的进展以及薄膜生长关键技术的突破，各种GaN异质结构已成功生长。利用GaN材料制备了金属场效应晶体管（MESFET）、异质结场效应晶体管（HFET）和调制掺杂场效应晶体管（MODFET）等新型器件。调制掺杂AlGaN/GaN结构具有高电子迁移率（2000cm2/vs）、高饱和速度（1×107cm/s）和低介电常数，是制作微波器件的材料；采用GaN宽带隙（3.4eV）和蓝宝石等材料作为衬底，具有良好的散热性能，有利于器件在高功率条件下工作。
