Ⅲ族氮化物半导体材料具有许多优良的性质，其纤锌矿结构晶体具有宽禁带，直接带隙，化学特性稳定，耐高温，质地坚硬等特点。近十几年对其的研究取得了瞩目的成果，商业价值巨大。具体应用包括显示，照明，存储，探测器，通讯，农作物生长照明，医疗健康，以及电力电子器件等领域。尽管如此，Ⅲ族氮化物材料在发光器件应用领域仍然面临许多需要解决的问题，例如:电极化效应，高缺陷密度，光提取效率低，droop效应，Green Gap等。　　为了改善上述问题，科研人员提出了多种研究方案，其中采用弱极性量子阱结构是比较有前景的研究方向之一。弱极性量子阱具有阱内极化电场较小，发光效率高，适合制作长波段器件，droop效应低等优点。因此，弱极性晶面量子阱的相关研究逐渐受到重视，尤其是在光电特性以及阱内动态复合机制方面的研究。在此背景下，本文围绕如何改善Ⅲ族氮化物量子阱结构发光效率这一主题，首先研究了采用选区外延技术生长的{11(2)2}和{1(1)01}两种弱极性晶面量子阱的光电特性和阱内动态复合机制的特点，其次提出在弱极性量子阱结构中引入阱内In组分渐变技术来进一步优化其发光效率，并通过理论计算对阱内In组分渐变的形式进行了优化研究。本文主要研究内容和结论摘要如下:　　1.利用MOCVD外延设备并采取选区外延技术来生长立体形貌的{11(2)2}和{1(1)01}弱极性量子阱。根据变温光致荧光(PL)实验的测试结果得出:{1(1)01}弱极性量子阱LED结构的室温PL归一化强度约为6.2％，比极性阱提高一倍多，也就是说其相对内量子效率比极性阱提高一倍多。此外，{11(2)2}弱极性阱结构的室温PL归一化强度约为12％，表现出比{1(1)01}阱还要高的效率。变温时间解析光致荧光测试和理论计算验证了弱极性量子阱具有较高效率的结论。　　2.根据对样品变温光致荧光测试和变温时间解析光致荧光测试的结果，本文讨论了弱极性量子阱的阱内载流子的动态复合过程，解释了弱极性量子阱光荧光光谱峰值随着温度增加并没有出现明显的类“S”型变化的原因，提出由于弱极性量子阱阱内极化电场的减弱，导致载流子与声子耦合强度减弱，使得载流子hopping/tunneling等运动相对极性量子阱要弱。这表明弱极性量子阱的阱内载流子有更大机率进行原位辐射复合，而载流子的再分布过程相对较弱。这一特性有助于降低载流子被缺陷捕获的机率，提高弱极性量子阱的辐射复合效率。　　3.本文提出了将In组分渐变技术引入到弱极性量子阱结构中，来优化弱极性量子阱的辐射复合效率。并采用k·p能带理论，研究了不同的阱内In组分渐变形式对弱极性量子阱光电特性的影响。通过计算，获得了导带和价带能带结构，阱内波函数分布，并进而获得波函数交叠积分，跃迁矩阵元，自发辐射谱，偏振率等参数。根据计算结果讨论得出:电子-空穴的波函数交叠积分和自发辐射谱（y偏振）随着阱内In组分最大值和最小值差值的增加而增加，随着阱内In组分最大值沿着恒定组分弱极性量子阱阱内极化电场相反的方向移动而增加。其中，在类抛物线渐变3nm量子阱中，当In组分最大值的相对位置为3/4，且In组分最小值为0％的结构电子-空穴波函数交叠积分达到了94.15％，这相对于组分恒定极性量子阱的30.37％和组分恒定的弱极性量子阱的83.74％都有了很大的提升。　　4.根据k·p能带理论计算结果，本文还进一步讨论了In组分渐变弱极性量子阱的光偏振特性。得出In组分渐变弱极性量子阱的偏振比率ρyx髓着阱内In组分最大值和最小值差值的增加而降低，随着阱内In组分最大值沿着恒定组分弱极性量子阱阱内极化电场相反的方向移动而增加。其中，阱内In组分最大值的相对位置为3/4且In组分百分比最大值与最小值差值为5％的结构偏振比率ρyx最大，达到了44.6％;而阱内In组分最大值的相对位置为1/4且In组分最小值为0％的结构偏振比率ρyx最小，数值为36％。　　5.此外，对不同阱宽结构的理论计算结果表明，随着弱极性量子阱阱宽的增加，阱内In组分渐变形式经过优化的弱极性量子阱的波函数交叠积分尽管会随着阱宽的增加而降低，但是其降低的速率比阱内In组分恒定的弱极性量子阱要慢。阱内In组分渐变弱极性量子阱的偏振比率ρyx随着阱宽的增加而增加，但是增加速率相对于阱内In组分恒定的弱极性量子阱要慢。