半导体照明时21世纪最具发展前景的高技术领域之一，GaN基发光二极管（LED）在特种照明、液晶显示屏、汽车灯和室内照明灯领域具有广泛的应用前景。除了传统的c-面材料和器件研究之外，非极性面（α-面和m-面）GaN基LED由于独特的线偏振发光特性，在液晶背光源上有着巨大的应用优势。非极性面GaN基半导体材料器件偏振特性的研究越来越成为近年来的研究热点。　　 本论文开展了Ⅲ族氮化物蓝光LED的金属有机化学气相沉积（MOCVD）优化生长：研究了Ⅲ族氮化物材料的光学偏振特性。采用k·p近似对纤锌矿InGaN/GaN量子阱结构发光跃迁和偏振选择定则进行理论分析。同时结合实验测量和分析，研究了应力和量子点效应对InGaN/GaN多量子阱结构的偏振发光特性的影响。论文还采用价带波函数的相对谐振子强度（ROS）的分析方法，研究了应力对非极性面m面和α面的GaN的偏振光学特性。研究了c-面和m-面具有不同Al组分AlGaN材料的偏振发光性质，并且讨论了不同模式的偏振光的出射行为。取得的主要研究成果如下：　　 1.研究了GaN缓冲层生长条件及退火条件对GaN成核层岛的密度和大小的影响。研究了生长温度和Ⅴ/Ⅲ摩尔比对GaN成核层岛与岛合并过程的影响。优化生长出高晶体质量4μm厚GaN-template，omgea-X射线衍射摇摆曲线（XRRC）（0002）面衍射峰半高宽（FWHM）达230.4arcsec，（1012）面FWHM达244.8arcsec，背景电子浓度低于1017cm-3.研究了Si的掺杂浓度对n-GaN电子浓度和迁移率的影响.研究了Mg的掺杂浓度对p-GaN空穴浓度和迁移率的影响。优化生长出的p-GaN在空穴浓度为2.5×1017cm-3的条件下，迁移率大于20c㎡/Vs.对InGaN-基蓝光发光二极管结构进行了优化。InGaN/GaN量子阱结构的X射线衍射（XRD）测试结果显示有5级卫星峰。优化了InGaN/GaN量子阱阱宽、LED退火条件、p-GaN的生长厚度和生长温度有效提高了LED发光强度。　　 2.采用k·p近似方法研究了纤锌矿InGaN/GaN量子阱结构发光跃迁和偏振选择定则，并修正了纤锌矿结构的GaN基半导体材料的偏振选择定则。研究发现价带波函数的对称性随波矢发生明显变化，不同于kt=0（0-1 A），在kt=0.05（A），重空穴子带（HH-subbands）和轻空穴子带（LH-subbands）波函数由基矢|1>，|2>和|3>组成。随着偏离kt=0（0-1 A）的加大，价带子带波函数中|1>，|2>和|3>三个基矢的混合效应增强。这种波函数对称性在波矢空间的变化会影响自发辐射的TE模式和TM模式的光学增益，从而带来与k=0点不同的偏振选择定则。　　 3.采用透射电子显微镜（TEM）、高能X射线衍射仪（XRD）、偏振光致发光谱（PL）电致发光谱（EL）等测试手段，研究了应力和量子点效应对InGaN/GaN量子阱结构光学偏振特性的影响。研究的结果显示对于近紫外光InGaN/GaN量子阱结构应力是影响其光学偏振特性的决定因素；应力改变价带波函数的对称性和调节量子阱的价带的子带间距，进而影响InGaN/GaNMQWs的光学偏振特性。对于蓝光InGaN/GaN量子阱结构样品量子点效应是影响其光学偏振特性的决定因素。量子点局域化效应改变价带波函数的对称性进而影响InGaN/GaN MQWs的光学偏振特性。通过调节应力和量子点效应等因素可以有效地实现对近紫外到蓝光波段InGaN/GaN量子阱结构发光的偏振控制。　　 4.对比研究了c-面和α（m）-面GaN体材料能带结构，发光跃迁和偏振选择定则，说明了非极性面线偏振发光的本质，研究了应力对α（m）-面GaN体材料光学偏振特性的影响。结果表明，通过调节外延层的应力情况可改变材料的偏振发光特性。研究了c-面和m-面具有不同Al组分AlGaN材料的偏振发光性质，并且讨论了不同模式的偏振光的出射行为。发现对于高Al组分的深紫外发光器件，可以通过在非极性面上生长来获得高的外量子效率。