Ⅲ族氮化物半导体（InN、GaN、AlN）,它们的光学带隙可以从0.7e V到6.2e V范围内连续可调,对应的波长范围覆盖了从近红外到紫外波段一系列的光谱区域。90年代,自从第一支高亮度蓝光二极管发明以后,各国研究工作者开始对Ⅲ族氮化材料和光电子器件展开了深入研究,涌现了一系列科研成果。为了表彰Akasaki、Amano和Nakamura这三位日本科学家在氮化镓材料生长领域和发光二极管器件实际应用方面所作出的卓越贡献,他们被授予了2014年诺贝尔物理学奖。目前,Ⅲ族氮化物半导体在固态照明、全彩显示、可见光通信、紫外探测器等方面具有极为广阔的应用前景。本论文主要使用电子束曝光技术（EBL）和刻蚀技术,对InGaN多量子阱外延片进行加工制备,获得了InGaN多量子阱纳米柱LED阵列结构。同时,提出了解释圆柱结构的直径与载流子寿命呈线性关系的载流子扩散和复合的物理模型,揭示了InGaN多量子阱纳米柱LED内部载流子物理机制。此外,论文还进一步探究了微纳结构对纳米柱LED光学性质的影响。本论文的主要研究内容如下:1.首先,我们在InGaN多量子阱LED外延片旋涂了一层HSQ光刻胶。然后,通过电子束曝光（EBL）的方法在光刻胶表面形成了圆孔图案,圆孔的直径可以通过设定EBL的版图参数来进行调节。随后,采用了感应离子耦合技术（ICP）对量子阱样品进行自顶向下的各向异性刻蚀,刻蚀高度由ICP条件的气氛浓度时间等条件所决定。最后,我们得到了位置尺寸可控、周期排列的InGaN多量子阱纳米柱LED发光器件。2.从基本的载流子输运方程出发,考虑表面复合效应的影响,建立了适用于InGaN多量子阱纳米柱LED瞬态特性的载流子输运三维模型。在此基础上,研究了纳米柱LED的少数载流子寿命和纳米柱直径之间的关系。研究结果表明,在低表面复合速率的条件下,少数载流子寿命和纳米柱直径呈线性关系。同时,在InGaN量子阱激子复合动力学研究的基础上,结合纳米柱对应力的释放作用,很好地解释了载流子在不同激子发光中心的分布随着纳米柱直径的变化规律。3.研究了微纳结构对InGaN多量子阱纳米柱LED光学性质的影响,并进行了光学表征和分析。测试结果显示,InGaN量子阱纳米柱LED的PL峰位随直径的减小呈现先蓝移后红移的趋势。随着直径的增加,载流子开始从浅局域态激子发光中心向深局域态激子发光中心转移。相比较于低In组分样品,高In组分样品的载流子更容易被束缚在深局域态的激子发光中心。另外,InGaN量子阱纳米柱LED的侧壁沉积一层Si O2薄膜,它被证明可以有效地提高发光的效率和远场光分布的均匀性。