Ⅲ-Ⅴ族氮相关化合物多元材料体系,如氮化镓（GaN）、氮化铟（InN）和氮化铝（AlN）以及与其相关的三元和四元合金化合物（InGaN、InAlN、GaNAs、InGaNAs、AlGaInN）等具有优良的光电性能,可通过组分调节实现带隙覆盖从近红外到紫外的主要太阳光谱波段,这使其在发光器件、太阳电池领域具有广阔的应用前景。本论文主要采用光致发光光谱、时间分辨荧光,泵浦探测等多种光谱技术对InGaN外延薄膜、InGaN多量子阱、GaNAs/InGaAs超晶格等多种Ⅲ-Ⅴ族氮相关化合物材料体系进行了全面的光学表征,对这些材料的电子结构、发光特性以及载流子动力学过程进行了系统的研究。取得了如下成果:1.系统研究了高In组分InGaN外延薄膜在受激发射情况下的载流子动力学过程。在室温下观察到一个高能受激发射峰（SE）和两个低能自发辐射峰（SPE）。变温PL谱显示,高能SE峰的峰值能量随温度的升高呈弱S型变化,其强度随温度升高而减弱,而两个低能SPE峰的强度却随着温度升高而异常升高,这表明SE和SPE之间存在载流子转移;对两个低能自发辐射峰的进一步分析表明,两个SPE之间也同时存在着能量转移。时间分辨荧光显示,随着温度的升高,受激发射载流子寿命比自发辐射下降更明显,结合瞬态微分反射率（（35）R/R）测量分析显示处于高能态的热载流子呈现出一种复杂的多指数弛豫过程,并且具有较慢的热化速率,这一结果对于热载流子器件的研究具有参考价值。2.研究了InGaN/GaN p-i（MQW）-n结构中内建电场对载流子动力学的影响。在PL谱中观察到了增强的自发辐射荧光峰（ASE）。TRPL测量显示其荧光寿命比低能缺陷发光峰更长,随着激发功率的增加,荧光寿命逐渐变短,并且从双指数弛豫过程向多指数弛豫过程转化。分析表明,内建PN电场引起的量子限制斯塔克效应对量子阱中的载流子迁移和复合机制起了主导作用,而缺陷态上的载流子受电场的影响明显要小;由于内建电场的作用,高激发功率激发时,由于光生载流子的屏蔽和动态退屏蔽效应,量子阱荧光呈现出多指数衰减过程。3.研究了GaNAs/InGaA短周期超晶格（SPSL）的能带结构和N相关深能级缺陷局域态之间的载流子转移过程。观察到了超晶格量子阱发光峰PM（1.2 eV）,和三个N相关局域态发光峰PA,PA’和PB（0.77,0.83,0.92 meV）。变温PL谱测量显示量子阱发光峰和N相关缺陷态之间、以及不同缺陷态之间存在载流子转移,我们利用基于三能级系统速率方程成功地模拟了缺陷态之间的载流子转移过程。变激发功率密度PL谱发现量子阱峰PM呈现较大的蓝移（42 meV）,表明GaNAs/InGaAs超晶格中的能带具有II型结构,基于实验结果我们建立了GaNAs/InGaA短周期超晶格（SPSL）的能带结构图。4.利用稳态和超快光谱研究了CdTe/ZnTe量子点和量子阱中的激子复合及其热激发机制。PL谱显示,量子阱发光峰遵循CdTe带隙的温度收缩效应,而量子点发光峰在50-100 K之间出现一个约12 meV的反常蓝移平台。时间分辨PL发现在4-25 K之间,CdTe量子点激子荧光寿命基本保持不变;在25-50 K之间,荧光寿命稍有增加;而在50-100 K温度范围,激子荧光寿命急剧变短,拟合得到的热激活能与荧光峰的能量移动接近,我们认为激子的热激活对应着空穴从CdTe价带向ZnTe势垒层的热逃逸过程。