宽禁带GaN半导体材料具有极其优异的物理和化学特性，与InN、AlN等Ⅲ族氮化物组成三元、四元合金的禁带宽度可以在0.7eV-3.4eV-6.2eV之间连续调节，并且任意组分的InAlGaN四元合金都是直接带隙，这就为高效的半导体发光器件提供了优良的材料，尤其是在短波长的蓝紫、紫外波段的发光器件中得到了广泛的应用，其中在紫外波段的发光器件是目前国际研究的热点。本论文以GaN基UV-LED材料和器件发展中存在的问题和难点为主要研究对象，开展了以下几个方面的研究工作：InAlGaN四元合金材料的RF-MBE生长，Mg掺杂的p型GaN/AlGaN超晶格结构的MOCVD生长及退火研究，MOCVD生长InGaN/GaN、AlGaN/GaN和AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱结构，主要取得了以下结果：　　 1.研究了不同缓冲层对RF-MBE外延InAlGaN四元合金的影响：分别在氮化后的蓝宝石、高温AlN成核层和高质量的GaN层上生长了InAlGaN四元合金晶体，测试结果表明：在高质量的GaN层上生长的InAlGaN材料，可以实现二维生长，AFM测量得到的表面均方根粗糙度为2.2nm，四元合金中In，Al和Ga的组分分布比较均匀，X射线衍射InAlGaN(0002)的半高宽为5arcmin；直接在氮化后的蓝宝石和高温AlN成核层上可以生长出单晶InAlGaN材料，但是为三维生长模式。　　 2.研究了不同衬底温度对生长InAlGaN四元合金的影响，实验结果表明：在570℃～590℃的范围内，随着生长温度的提高，InAlGaN四元合金外延层中In的组分单调降低，Al和Ga的组分都有所提高。580℃生长的四元合金比较平整，在较高的温度下(600℃和590℃)生长的InAlGaN四元合金由于存在较大的张应力，表面存在大量裂纹；在570℃温度下生长的InAlGaN四元合金表面存在很多颗粒状突起。　　 3.研究了高Al组分InAlGaN四元合金的结构和光学性质：通过改变Al炉的温度，生长了一组高Al组分的InAlGaN四元合金，发光峰位于290-340nm。测试结果表明：InAlGaN四元合金在接近适当的Al/In(～4.7)比例下可以获得最好的晶体质量和光学性质。在Al/In比很高的情况下，InAlGaN四元合金会出现很多的裂纹和V字型缺陷，这些裂纹和V字型缺陷是发光增强的区域，我们把这种现象主要归因于In向这些裂纹和V字型缺陷分凝造成的富In区域，这些富In区域会引起发光增强。　　 4.从理论上计算了AlGaN/GaN超晶格结构产生的极化电荷密度，以及极化电荷对Mg杂质能级的影响。采用MOCVD技术生长了Mg掺杂AlGaN和AlGaN/GaN超晶格结构，并且研究了不同的退火温度和退火时间对其电学、结构和光学性质的影响。退火后p型AlGaN/GaN超晶格的电学性质明显优于p型AlGaN材料，电阻率和空穴浓度分别为：5.6Ω·cm和1.7×1017cm-3。退火后，AlGaN/GaN超晶格表面有许多纳米量级颗粒析出，这些颗粒可能是高温下N原子从表面逸出，剩下金属Ga或Mg团聚而成。退火后，AlGaN/GaN的超晶格中大量Mg受主得以激活，Mg杂质发光峰的发光强度比退火前大了3倍。　　 5.采用MOCVD技术生长了低In组分的InGaN/GaN量子阱结构，发光波长分别为375nm和400nm。DCXRD结果表明InGaN/GaN量子阱结构具有较好的界面和晶体质量；变温PL表明，低In组分的InGaN存在着明显的由In分凝引起的载流子局域效应；变功率PL表明，在适当厚度的低In组分的InGaN/GaN量子阱中可以完全消除极化效应引起的量子限制斯塔克效应。　　 6.在不同的试验参数下制备了AlGaN/GaN多量子阱，发光波长介于345-355nm之间。生长温度对于AlGaN/GaN多量子阱有着重要的影响，较高的生长温度可以抑制AlGaN中Al相关的深能级，有利于提高AlGaN/GaN多量子阱的光学质量；同时AlGaN中的Al组分也对AlGaN/GaN多量子阱的光学性质有着重要的影响，在量子阱比较薄(2nm)的情况下，极化效应影响较弱，较高Al组分的AlGaN可以更好的限制GaN层的载流子。　　 7.对于生长发光波段处于深紫外的AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱的MOCVD技术进行了初步尝试：对样品进行了AFM，DCXRD和CL等测试，测试结果表明：可以观察到明显的多量子阱卫星峰，通过CL可以观察到位于295nm附近的AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱的发光峰，然而由于AlGaN量子阱张应力的存在，样品的表面存在有大量的裂纹。