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量子线是一种具有很多独特量子效应的一维电子系统，应用前景十分广泛，如高电子迁移率场效应晶体管、低阈值半导体激光器、非线性光频转换器和光探测器等。本文第一部分我们用有效质量平面波展开法研究了三角形量子线导带中电子分布，并研究了退极化作用在子带间跃迁中的影响：
(1)当三角形截面的顶角发生变化时，电子在沿x、y两个方向的受限制程度发生变化，其激发态的量子数也会发生变化。由于量子线截面沿x方向的不对称性，其电子分布在x方向也呈现不对称分布。
(2)退极化效应在量子线的子带间跃迁过程中会产生蓝移作用。蓝移量与截面面积关系很小，但随三角形顶角的增大而显著减小。在二维量子阱中这种蓝移只与载流子浓度相关，而在量子线中，它不但与载流子浓度相关，还与截面所在平面两方向的受限制差异有关，也就是说与量子线的截面形状有关。
由于InN在Ⅲ族氮化物中不可替代的作用，其应用潜力巨大。但是极性氮化物中存在很强的自发极化和压电极化场，大大降低电子空穴对复合效率。生长非极性材料是消除这种极化效应的有效手段，本文在第二部分我们开展了对α面InN薄膜及InN掺Zn的研究，取得了很多创新性成果：
(3)在c面InN中常用的550℃生长的GaN缓冲层并不适用于α面InN以及倾斜纳米棒的生长。提高GaN缓冲层的生长温度能得到最佳的效果，当GaN缓冲层生长温度在700℃以上时，提高缓冲层生长温度对薄膜表面形貌和结晶质量影响不大，但能明显改善薄膜的发光特性，降低载流子浓度。而增加低温InN层对α面InN薄膜的形貌和结晶质量影响不大，只是对发光性质有改善。与此不同的是，这层低温InN层对掺Zn纳米棒的生长却起到了恶化作用。
(4)α面InN薄膜表面呈条形马赛克结构，沿面内c向尺寸明显大于m向尺寸。X射线衍射摇摆曲线半高宽沿面内c向最小，沿面内m向达到最大值。这种各向异性主要是由原子扩散势垒在薄膜表面沿c向和沿m向存在明显的差异以及马赛克倾斜和扭转引起的。GaN缓冲层能降低这种各向异性。此外，提高薄膜生长温度、增加薄膜厚度以及降低。TMI流量均能降低各向异性。
(5)降低生长温度，α面InN为赝二维生长，表面平整，但结晶质量差，发光性能不好；升高温度，薄膜为三维生长，表面不平整，结晶质量较高，发光性能较好，并且具有较低的载流子浓度。薄膜结晶质量随着TMI流量的增加而提高，但表面粗糙度增加，结构各向异性加剧。发光性质对TMI流量不敏感。
(6)生长初期，衬底表面被细小的InN晶粒覆盖。随着生长时间的延长，晶粒逐渐增大，晶粒尺寸沿着c向增长更快，形成条形马赛克结构。由于低指数面生长速度优势，原子落到薄膜表面时会沿着裸露的c面横向生长。由于InN薄膜和衬底之间有Nagai倾斜，这些晶粒的长大会层层覆盖，最终晶粒愈合，形成薄膜。这种生长机制与c面薄膜的生长是不同的。
(7)我们在MOCVD中通过引入DEZn成功制备了有序排列的倾斜InN纳米棒。纳米棒以自催化VLS模式生长，生长方向为m向，在面内投影朝向为薄膜的m和-m两个方向，纳米棒与薄膜表面成58°角。纳米棒的截面形状为轴对称的五边形，对称轴为c轴，侧向五个晶面的晶面指数分别为(0001)、(2-1-1-2)、(-211-2)、(4-2-2-1)和(-422-1)。纳米棒的晶面取向与底层薄膜一致。掺杂剂Zn可以促进金属In液滴的形成，进而开始VLS生长。在纳米棒的长大过程中，Zn会附着在纳米棒的表面，限制其侧向生长，并扩散入纳米棒中实现掺杂。
(8)当生长α面InN薄膜时，掺入少量的Zn会是薄膜变得平整。但是当Zn过量时会出现纳米棒。纳米棒的生长受生长工艺的影响非常大。生长温度越低，纳米棒越细长、均匀，纳米棒的形状越接近圆形，升高生长温度，纳米棒的形状转变为轴对称的五边形。TMI流量越大，纳米棒的密度越大。DEZn流量对纳米棒的形成起着很关键的作用，若流量过小，不能形成纳米棒的生长。随着DEZn流量的增加，纳米棒的密度也增加。但是当增加到与TMI等参数相平衡后，纳米棒密度不再增加，此时DEZn流量的增加反而会恶化纳米棒的形貌，薄膜表面出现大的金属液滴，而纳米棒顶端的h液滴也逐渐耗尽。