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Ⅲ族氮化物材料包括氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)和氮化铟(InN)及其三元、四元合金，是当今化合物半导体材料体系中最重要的一种。Ⅲ族氮化物是直接带隙半导体材料，其禁带宽度从窄带隙InN的0.7eV到宽带隙AlN的6.2eV宽广范围内连续可调，这使得它们非常适合于从近红外到深紫外波段的光电应用。例如，发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、和光电探测器(PD)等。本文主要利用光谱学手段研究用于紫外LED的GaN基材料及其低维量子结构。 (1)研究了三个不同波长c面紫外LED的发光偏振特性。随LED有源区AlGaN材料的Al组分提高，即紫外LED发光波长越短，LED边发射光的偏振度降低，而辐射功率与外量子效率也同时降低。对于同一波长的紫外LED，紫外LED的边发射光偏振度和外量子效率随注入电流增大而降低。 (2)研究了Al0.26Ga0.74N/GaN超晶格发光的偏振特性及其应变效应。结果表明Al0.26Ga0.74N/GaN超晶格边发射光的偏振特性与GaN相近，均以TE模为主。Al0.26Ga0.74N/GaN超晶格边发射光的偏振度随面内压应变增加和量子限制增强而减小，其变化趋势与高Al组分AlN/AlxGa1-xN量子阱结构刚好相反。在实验外加应变范围内，Al0.26Ga0.74N/GaN超晶格边发射光的偏振度与面内应变εxx的关系可以线性拟合得到:P(SLs)=0.70+46.39εxx。AlxGa1-xN(AlN)/GaN超晶格结构作为紫外LED的有源区有利于提高LED的光抽取效率。相关结果对AlxGa1-xN/GaN超晶格结构紫外LED的器件设计具有指导意义。 (3)通过不同In组分的c面InxAl1-xN材料的三个价带能级位置关系和相对振子强度(ROS)的计算结果详细分析了c面InxAl1-xN材料的光学偏振特性。无应变下，InxAl1-xN材料发光模式在TE模与TM模的转变点的In组分约为0.81。随着压应变增加，InxAl1-xN发光模式的转变点向低In组分方向移动;反之，随着张应变增大，其发光模式的转变点向高In组分方向移动。由理论分析结果，可以解释文献报道的与GaN晶格匹配组分的InxAl1-xN(x=0.17)材料发光较弱的现象。 (4)对局域化能量不同的高Al组分AlGaN进行了变温光致发光谱的稳态与瞬态测量。研究了两个样品的热激活能，该激活能反映的是非辐射过程中的有效激活能。样品PL谱峰位随温度的变化呈现明显的“S”曲线，利用Varshni方程得到了样品的局域化能量。此外，还分析了样品的变温时间分辨光致发光谱，并由拟合求得样品荧光寿命τPL，辐射复合寿命τrad，和非辐射复合寿命τnr随温度的变化趋势。通过对上述结果的分析，我们认为AlGaN合金中可以出现与InGaN类似的强的激子局域化，而局域化的激子态发光，能够有效减弱非辐射复合作用，提高AlGaN材料的发光性能。