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一维半导体纳米材料具有许多独特的物理性质(如量子尺寸限制效应、晶格应变)，已成为物理、化学、生物等各个领域的研究热点。
本论文工作利用SiO2纳米图形层作为模板，通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)选择外延生长成功制备Ⅲ族氮化物半导体一维纳米线结构，并借助微加工技术实现了相应的LED器件。具体的研究内容和主要结论如下：
1.采用SnO2纳米线两步转移技术在以蓝宝石为衬底的GaN单晶层上成功制备了具有纳米图形的SiO2模板层，为后续MOCVD选择生长提供生长模板，其中，SiO2层上纳米图形的长度及宽度主要取决于SnO2纳米线的相关尺寸。
2.利用MOCVD生长技术在模板衬底上制备了InGaN纳米线。形貌及结构表征表明纳米线具有光滑的表面形貌和典型的三角形剖面结构，且三角形两边对应于GaN的两个{1-101}晶面。光致荧光(PL)谱，阴极射线荧光(CL)谱和单色CL显微图像的测量均表明InGaN纳米线在434 nm处有较强的带边发光。
3.基于InGaN纳米线选择外延的生长特点和生长机制，通过选择外延过生长进一步实现了InGaN/GaN单量子阱纳米线，场发射电子显微镜(SEM)测试表明起初GaN层的生长时间对单量子阱纳米线的获得至关重要，它直接影响到InGaN阱层的形成和纳米线整体的宽度分布。
4.利用CL谱及单色CL显微图像系统地研究了InGaN/GaN单量子阱纳米线的光学特性。CL谱测量结果表明：(1)不同加速电压下CL谱的对比表明合适的加速电压将有利于获取纳米线中的量子阱的发光信号；(2)随着纳米线宽度的增加，其发光峰有较小的红移，这可能与纳米线本身的量子限制效应和纳米线中In组分的差异性有关；(3)单量子阱纳米线的发光相比于其薄膜结构发生了较大的红移。单色CL显微图像的观测更为直观地确定了单量子阱纳米线的局部发光位置，这间接地证实了InGaN量子阱的空间分布；同时测量发现在纳米线顶端没有量子阱结构的发光，这可能与生长中该区域形成较多的缺陷有关。
5.结合所制备的InGaN/GaN单量子阱纳米线的结构特性，利用电子束蒸发和光刻等微加工技术实现了以InGaN/GaN量子阱纳米线为有源层，SiO2模板为自洽绝缘层的量子阱纳米线LED。Ⅰ-Ⅴ测量及电致发光研究表明：InGaN/GaN多量子阱纳米线LED具有典型的p-n结伏安特性，在20mA注入电流下其开启电压为4.28V。同时，与InGaN/GaN量子阱LED的蓝色发光相比，量子阱纳米线LED的电致发光偏紫色。