近些年来,以GaN为代表的Ⅲ族氮化物宽禁带半导体材料成为新的研究热点。由于Ⅲ族氮化物半导体材料是直接带隙半导体,其带隙从0.7ev (InN)直到AlN (6.2ev),能量覆盖范围从近红外到深紫外,而且Ⅲ族氮化物材料具有很好的热稳定性,以及优良的电热力学特性,被广泛应用于照明、显示、高密度存储、探测器等领域。作为发光器件的核心部分,InGaN/GaN量子阱发光效率的提高显得尤为重要。虽然在过去的一段时间里,InGaN/GaN量子阱结构的特性和应用研究都取得了很大的进展,但仍旧有许多问题需要解决。本论文围绕提高InGaN/GaN量子阱的发光效率这一重点问题,通过制备多种纳米结构的量子阱,利用光激发荧光、XRD、SEM等技术,来分析研究不同的纳米结构对于InGaN/GaN量子阱的内量子效率和光抽取效率的影响。研究的主要内容和获得的主要结果如下：(1)通过在平面量子阱结构上Ni膜快速退火形成纳米粒子掩膜,结合ICP刻蚀得到高效率的纳米柱量子阱结构。通过PL测量,纳米柱量子阱的发光效率是平面量子阱结构的3.1倍,虽然发光面积有所减少,但纳米柱量子阱的内量子效率和光抽取效率都有了显著地提高。相较于平面量子阱结构,纳米柱量子阱的内量子效率和光抽取效率分别提高到了1.75倍和7倍。纳米柱结构的直径大大低于位错间距,使得纳米柱中的位错和其它缺陷密度极大减少,相比于平面量子阱结构内跃迁能级的广泛分布,纳米柱结构中的跃迁能级都集中到带边沿,纳米柱量子阱的发光波长更短,半峰宽更窄。同时,位错和缺陷的大幅减少,有效地降低了非辐射复合,提高了内量子效率。纳米柱结构使原来无法出射的光线由于上表面形貌的变化会更加利于出射,更重要的是它打破了全反射,增加了出射面积,能够大大提高发光效率。(2)通过热退火形成的纳米镍掩膜配合感应耦合等离子刻蚀形成纳米多孔结构量子阱,纳米多孔结构的孔径为400nm-900nm,是由多个孔洞合并而成,并且是无序不均匀的,孔与孔之间的晶界为100nm-300nm。通过PL测量,相对于平面量子阱样品,纳米多孔结构具有更高的发光效率(2.75倍),更大的热激活能(107.44meV),更稳定的光学性能,随温度变化更小。X射线RSM图及变温PL测试结果表明纳米多孔结构中位错和缺陷的大幅减少,有效地降低了非辐射复合和带尾态的影响。纳米多孔结构的巨大激活能表明载流子随着温度的大幅升高,仍然被GaN垒层限制的很好,受位错和缺陷等非辐射复合中心的影响不大。纳米多孔结构是一种有潜力提高器件性能的结构。(3)通过调节较厚的镍膜热退火温度和时间,形成不同的纳米镍掩膜,配合感应耦合等离子刻蚀得到纳米坑、纳米花状结构量子阱。利用PL光谱的测量,纳米坑结构的发光强度相对于平面结构会有很大程度的降低,主要原因是ICP刻蚀带来大量的表面损伤和表面态,使得样品的非辐射复合极大的增强,虽然刻蚀后,光的抽取效率会有所增强,但是考虑到纳米坑的形貌,光线从纳米坑的边沿出射的增强作用非常有限,同时纳米坑的大小很难降低位错和其它生长缺陷的密度,所以总的发光强度会有所降低。纳米花状结构量子阱的内量子效率和光抽取效率都有少量提升,但是相比于纳米柱和纳米多孔结构对样品发光性能的大大增强而言,纳米花状结构对发光效率的提升幅度有限,纳米花状结构的形貌决定了它不是一种强力改善量子阱发光性能的纳米结构。(4)在InGaN/GaN量子阱平面结构上生长一层增透层,增透层是厚度不同的Si02和Si3N4,然后通过有／没有增透层纳米柱阵列及平面量子阱结构的发光性质的测量,发现含有增透层的纳米柱量子阱结构的发光强度相对于纳米柱量子阱结构有所提升,提升幅度最大的是40nm的Si3N4。折射率较大的增透层能更多的增加光子从多量子阱中出射的几率。同时,增透层的厚度太厚容易消耗更多的激光,减少从量子阱射出的光子数,发光效率会下降。另外,研究了刻蚀深度对发光效率的影响,结果表明：纳米柱量子阱结构随着刻蚀深度的增加,光抽取效率会有少量的下降,但是整体发光强度会逐渐增强。通过将InGaN/GaN平面多量子阱结构制备成不同的纳米结构,详细探讨了不同纳米结构对多量子阱发光性能的影响,发现纳米结构的形貌对多量子阱的发光效率影响巨大,与纳米结构的特征尺寸紧密相关。纳米柱和纳米多孔结构能有效地增强多量子阱的发光效率,纳米花状结构能少量提升多量子阱的发光效率,而纳米坑结构会降低多量子阱的发光效率。同时,采用合适厚度的增透层能进一步增加光子从多量子阱中出射的几率,提高发光效率。