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Ⅲ族氮化物(Ⅲ-Nitrides)半导体材料和稀氮半导体材料均是当今半导体研究的热点。Ⅲ族氮化物材料由AlN、GaN、InN以及它们的三元或者四元合金化合物组成。AlN、GaN、InN均为直接带隙材料，带隙分别为0.7eV(1.77μm)、3.4eV(365nm)和6.2eV(200nm)，通过调节组分，其合金化合物的带隙在从红外一直到紫外的宽波段内连续可调。Ⅲ族氮化物在半导体光电子器件领域，尤其在蓝光和紫外波段，具有广泛而重要的研究和应用价值。而稀氮半导体材料，特别是GaInNAs，非常适合用于制备长波长垂直腔面发射激光器。 本文研究了Ⅲ-Ⅴ族化合物中的几个问题。分别采用了模拟计算，实验表征和物理建模等研究方法。在立式HVPE反应器生长GaN模拟研究中，我们首先做了若干假设，建立了理论模型，在此基础上，我们设计了设备尺寸，并利用有限元法进行了模拟计算，对设备的各项参数进行了模拟优化。在利用MSCPA计算Ⅲ族氮化物禁带宽度中，我们在SCPA基础上，对SCPA模型做了修正，通过修正的模型，不仅可以计算三元合金的禁带宽度，而且还可以计算四元合金禁带宽度。在退火模型中，通过退火前若干理想条件的假设，采用热动力学的方法，我们建立了快速热退火导致应变Gai-xInxNyAs1-y形成In-N团簇的模型，模型中的应变能和键能的平均变化量是通过拟合的方式得到的。最后我们研究了InGaN合金的变温光学特性。通过变温PL实验，在10-300K范围内对三个组分的InGaN样品做了测量。取得的主要研究结果如下: (1)随着衬底与气体入口距离的增加，GaN沉积速率下降。随着衬底与气体入口距离的增加，GaN沉积的均匀性先变好，而后变差，表明在重力方向与GaCl气体出口方向相反时，存在衬底与气体入口距离的最佳值，在最佳距离上，沉积的均匀性最好。模拟结果表明在我们立式HVPE系统中这个距离为5厘米。若增大GaCl气体和NH3的流量，模拟结果表明GaN的沉积速率与GaCl气体流量呈线形关系，与相关文献报道的结果一致。通过模拟得到了优化的生长参数。用优化的边界条件计算得出的结果为:GaN的沉积速率较高，其均匀性达到98％，衬底附近Ⅴ/Ⅲ摩尔浓度比为80左右。模拟的结果还表明重力方向与GaCl气体出口方向的夹角的大小，对GaN沉积的速率和均匀性影响很大。重力方向与GaCl气体出口方向相反时得到的计算结果与两者方向相同时得到的计算结果比较，尽管GaN沉积速率有所下降，但是沉积均匀性却得到了极大的改善。此外还讨论了浮力效应对GaN沉积的影响。 (2) MSCPA方法不但可以用来计算Ⅲ-Ⅴ族三元合金禁带宽度，通过两次使用MSCPA模型，还可以用来计算Ⅲ-Ⅴ族四元合金禁带宽度。在用来计算四元合金InxGayAl1-x-yN禁带宽度合金时:发现在In组分x一定的条件下，InxGayAl1-x-yN禁带宽度随Ga组分y增加而下降，在Ga组分x一定的条件下，Inx GayAl1-x-yN禁带宽度随In组分y增加而下降。 (3)三个富Ga区域的InxGa1-xN样品中均观察到了S-型温度依赖关系，同时在中温度区域，观察到了FWHMs随温度降低而快速下降。研究表明，上述两种现象均与局域化效应有关。 (4)通过模型计算了N原子周围最近邻In原子平均数目随组分和温度的变化情况，与实验结果符合的很好。退火后，在同一N组分下，N原子周围平均In原子数目随x的增大而增大，在同一In组分下，N原子周围平均In原子数目随N组分的增加而减小。此模型的建立，一方面有助于解释退火后光谱发生蓝移的本质，另一方面对通过退火方法来改善Ga1-xInx NyAs1-y薄膜质量和发光特性有一定的指导意义。