随着氮化物半导体在新能源、功率电子及光电子器件方面的广泛应用,基于氮化物量子结构材料与器件的需求也在不断上升。AlGaN半导体由于具有可连续剪裁的直接宽带隙、高电子迁移率、高击穿场强等特性,近些年来已经成为化合物半导体的研究热点。AlGaN低维量子结构也逐渐进入人们的视野,尽管当前已取得了一系列的研究进展,但如何精确控制阱垒厚度,获得异质界面陡峭且无组分互扩散的二维量子结构生长仍然是亟待解决的难题,特别是从理论层面探索高质量二维量子结构的生长机制尚处于空白。为了进一步地改善AlGaN量子结构的光学性质,为工作波段在深紫外的光电子器件提供理想的材料基底,我们在已具备的高品质二维量子结构制备基础上,运用微加工手段制成周期性有序分布的纳米柱结构,深入地厘清了一维纳米柱的发光特性及与二维量子结构的出光对比,此外尝试探索量子结构所成光学微腔结构及特征。本论文工作主要分为以下几方面:1、超短周期超晶格结构外延生长及表征。不同情形下生长GaN和AlN的化学势场会对生长各个阶段表面吸附的形成焓造成较大影响,模拟结果表明当环境处于富N氛围时,适合在Ga终端的GaN表面或Al终端的AlN表面吸附N原子。在N吸附层表面再吸附Al原子则需要富Al的生长环境,而吸附Ga原子则不依赖环境氛围。以理论模拟为指导,通过分选生长机制,外延获得阱垒可控的超短周期超晶格,高分辨率XRD及TEM观测表明,样品具有薄至单个分子层量级的可分辨且陡峭的异质界面。室温下测试阴极荧光光谱,发现发光主峰单一狭窄,而且能量与理论模拟预测趋势相一致。2、（AlN）8（GaN）2超短周期超晶格纳米柱构筑及特性探讨。利用自组装聚苯乙烯模板制备了不同周期和直径的纳米柱阵列,拉曼结果表明纳米柱内部应变状态相较于平面结构明显改变,阴极荧光发光峰也生蓝移,其中直径为550 nm和400nm结构的发光强度较高,相较于平面结构分别增强了 5.5和4.7倍。纳米柱内部应力释放、侧壁损伤引起的界面效应以及成分起伏等因素的综合作用导致不同直径纳米柱之间波长蓝移量的差异。FDTD理论模拟发现,纳米柱的光提取效率相对于平面结构有所增强,整体上与实验观测到的光出射趋势较为一致。3、深紫外AlGaN材料的光子晶体微腔设计。使用平面波展开法结合FDTD模拟,扫描六角晶格纳米柱的光子晶体能带随占空比变化趋势,发现采用与第五章中相同占空比的纳米柱结构,其光子禁带所在波长范围并不符合自发辐射复合波段,因此进一步排除光子禁带对纳米柱阵列出光特性的影响。随后针对四方晶格、六方晶格纳米孔阵列构成的微腔性能进行了综合模拟,引入特定的“缺陷”模式,发现当六角晶格纳米孔微腔的占空比达到0.4时,此时微腔对深紫外光子的限制作用明显,腔品质因数Q值高达3417。