以三族氮化物为代表的第三代半导体由于其在电学领域、光学领域具有优良的特性,适合制备高性能光电子及微电子器件,成为当今科研工作者关注的研究焦点;随着半导体工业与集成电路不断发展,集成电路与半导体器件尺寸逐渐变小,人们的研究焦点转变到纳米尺度。随着人们对纳米技术领域的不断研究,涌现出了一大批具有潜在应用价值的半导体器件技术。纳米技术在光电信息的处理,如显示,信息存储及传输等方面得到了应用。纳米器件的量子效应使得纳米尺度的器件在光学、电学特性等方面有着极大的优势。本论文使用分子束外延技术（MBE）对InN自组装纳米柱的生长及晶体质量优化进行了研究,并开展了InAlN合金的生长与组份调控研究,进一步制备了InN/InAlN核壳纳米柱异质结结构,取得的成果如下:1.采用自组装技术在氮化处理的蓝宝石衬底上生长了InN纳米柱,并对InN纳米柱的生长条件进行了优化。研究发现,In源温度与衬底温度均会对InN纳米柱的形貌及晶体质量产生较大的影响;In源温度较低的情况下,In原子数量较少且能量较低,为富氮模式生长,导致纳米柱直径较小,晶体中位错密度较大,晶体质量不佳;In源温度较高的情况下,In原子数量较多、能量较高,出现纳米柱竞争生长效应,不利于纳米柱晶体质量的提高;当In源温度为660℃时,In原子的水平迁移能力最适合纳米柱的生长,此时InN纳米柱中In:N比例较符合化学计量,其位错密度最小,晶体间应力最小,纳米柱晶体质量最佳。较低的衬底温度导致原子水平迁移能力不足,晶粒合并不充分;较高的衬底温度则会影响In原子与N原子的成键,无法形成InN晶体,并且加剧原子的热脱附效应,当衬底温度为480℃时的样品具有最窄的ω扫描半峰宽与最小的螺旋位错密度,晶体质量最佳,有效减小了晶体间的应力,480℃的衬底温度最有利于InN晶体的外延生长。2.InAlN三元合金晶体生长规律与组分调控。Al源温度较低时岛状形貌为主要的表面形貌,且分布较为稀疏;在Al源温度较高的条件下,吸附到衬底表面的Al原子水平迁移能力得到提升且数量增加,所以岛与岛相互挤压成膜。金属源温度与对应金属元素组份比例呈正相关关系。作为插入层,既要求InAlN具有成膜特性,又要求InAlN的能带结构符合所设计的异质结能带结构,选择了Al组份为66.91%的样品生长条件进行后续异质结制备实验,即Al源温度1065℃、In源温度660℃的情况下,所生长的InAlN晶体具有成膜特性,且能带结构符合后续异质结能带结构要求。3.在硅衬底上探究了衬底氮化处理与In源温度对InN纳米柱自组装生长的影响。研究发现,在氮化处理的衬底上生长的InN纳米柱直径一致且分布均匀,截面形貌一致均为倒金字塔形貌;未经氮化处理的衬底上生长的InN纳米柱直径大小不一,分布不均匀,且截面形貌既有倒金字塔形貌,也有正金字塔形貌,形貌混杂,纳米柱的单一性和均匀性较差。随着In源温度的升高,纳米柱头部尺寸逐渐变大且纳米柱分布逐渐稀疏,表明可以根据实际需求,通过调整InN纳米柱的生长条件实现对InN纳米柱的大小及密度进行调控。4.制备了Si/InAlN/InN/InAlN纳米柱核壳异质结构。所制备的异质结构为纳米柱形貌,且实现了InN/InAlN核壳结构,所制备Si/InAlN/InN/InAlN异质结的整流特性明显,使得后续基于InN的高效发光器件的实现成为了可能。