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Ⅲ族氮化物(InN，GaN，AlN)以及其三元合金(InGaN，InAlN，AlGaN)材料由于在新型光电器件开发领域的巨大潜力而备受瞩目。但是目前应用的沿极性面生长的Ⅲ族氮化物材料中存在的自发极化和压电极化会造成材料内部内建电场，阻碍器件性能的进一步提高，因此非极性Ⅲ族氮化物受到越来越多的注意。本论文围绕非极性Ⅲ族氮化物材料的生长及其物理性能展开研究。一方面为了获得组分连续可调的a面InGaN材料，研究a面InGaN的生长特性，探讨主要生长工艺对材料性质的影响;采用同步辐射HRXRD分析薄膜中应力状态，并对应力调节机制进行初步研究。另一方面为了研究三元合金相分离机理，计算InAlN三元合金混溶隙。 主要内容包括以下几个部分: 1.研究a面InGaN薄膜生长过程中不同实验条件对样品性能的影响，得出In组分与生长条件的变化规律，获得一系列组分可控的a面InGaN薄膜样品。较低的生长温度、较高的反应室压强和较高的In/Ga比能够获得高In组分的a面InGaN薄膜;降低In组分和生长速度有利于改善InGaN薄膜表面形貌;a面GaN模板上生长的样品比直接在r面蓝宝石上生长的样品晶体质量较好、高温区In组分较高;随着生长时间增加，In组分变低、晶体质量提高、发光增强。a面InGaN薄膜有很强的各向异性，各向异性度随着In组分的升高而减弱。 2.采用面外HRXRD和倒易空间图研究a面InGaN薄膜的应力状态，得出以下结论:In组分较低时，生长方向（a轴）呈现张应变，面内两个方向（c与m轴）为压应变，随着In组分升高，应变状态发生反转。随着In组分增加，InGaN薄膜逐渐由共格状态转变为完全弛豫状态。通过分析倒易空间图探讨应力弛豫机制，应变弛豫的同时影响外延层中组分的分布。 3.采用HRXRD、室温PL和XAFS分别研究非极性面和极性面InGaN薄膜的性能，对比发现:同样生长条件下，a面InGaN的In组分明显高于c面，原因在于品格失配、吸附原子在不同面蓝宝石上的迁移率和应变能不同。a面InGaN相比于c面InGaN更不容易发生相分离，原因在于a面各向异性失配应变造成相分离区向富In区移动的更多。XAFS结果显示任何组分的InGaN材料都相分离为InN和GaN相以及In液滴。 4.采用正规溶液模型和VFF模型，引入晶格失配应力对系统自由能的影响，计算得出了InAlN体系弛豫状态和应力状态下的混溶隙。分别采用Si，Al2O3，InN，GaN，AlN作为衬底，所有的体系中临界温度都大大降低，系统变得比较稳定，并且使混溶隙朝着富In区不平衡移动。生长富In区的InAlN最好选用InN和GaN作为衬底，生长富Al区的InAlN最好选用Al N和GaN作为衬底，Si和Al2O3可能适用于生长非常薄的InAlN薄膜。