氮化镓（GaN）作为一种直接宽带隙（3.4 eV）的半导体材料,具有极高的化学稳定性和热稳定性,在高温高功率射频器件和光电元器件方面具有很大的应用价值。相比于GaN块体和薄膜材料,一维GaN纳米线具有较大的长径比,为电子的传输提供了定向传输通道,使载流子的传输能力大大提高。同时,相比于杂乱生长的氮化镓纳米线,具有极高阵列度的一维GaN纳米线垂直阵列更具使用价值。一方面,在合适的衬底上外延生长的氮化镓纳米线垂直阵列能够有效地过滤由于晶格失配和热失配引起的位错等缺陷,使上层纳米线的结晶质量大大提高;另一方面,间距有序的垂直GaN纳米线阵列能够暴露出更多的侧表面积,使其对外界刺激更加敏感。因此,低成本,低污染条件下的一维GaN纳米线及其阵列的可控制备十分重要。本论文提出一种新型的氯化物化学气相沉积工艺,利用三氯化镓（GaCl3）和氨气（NH3）作为反应镓源和氮源。通过改变内置石英气路的结构,探究不同的生长工艺对一维GaN纳米线或阵列材料的形貌,结构和光学性能的影响。首先,自主设计和搭建了氯化物化学气相沉积设备。使用金作为催化剂,[0001]取向的单晶蓝宝石基片作为衬底材料,探究不同的生长参数对一维非极性GaN纳米线的形貌和光学性质的影响。研究发现,较低的镓源供应和较高的生长温度有利于得到形貌良好的非极性GaN纳米线。光致发光光谱（PL）结果表明,随着镓源流速的降低和生长温度的提高,非极性GaN纳米线的近带边发光峰逐渐向理论值（365nm）蓝移且缺陷峰的强度逐渐降低,说明降低镓源流速和升高温度有利于提高结晶质量。其次,在上述工作的基础上,改进实验气路并使用镀金的单晶蓝宝石或氮化镓外延片作为衬底材料,在较低的镓源流速（10sccm）和较高的生长温度（1050℃）下,成功制备出高度均匀的GaN纳米线垂直阵列材料。研究表明,较低的NH3流速有利于GaN纳米线阵列度的提高。进一步的形貌分析表明,所制备的垂直GaN纳米线具有奇特的断续中空结构。结合腔体中的反应气氛组成,提出了 Cl2辅助的同步生长和刻蚀反应机制。使用阴极荧光光谱（CL）技术对其光学性质进行分析表明:垂直GaN纳米线的近带边发光峰基本消失,出现了独特的蓝光发光峰,其中心波长在446 nm处。结合元素成分和状态分析结果可以推断出,这种独特的发光现象是反应过程中Cl、O元素掺杂和Cl2刻蚀共同作用的结果。最后,为了进一步降低GaN材料中的杂质浓度以及Cl2对其的刻蚀作用,开发了新型的低压氯化物化学气相沉积设备及生长工艺。在不采用任何金属催化剂的前提下,成功实现了低温条件下自组装GaN纳米柱阵列及纳米薄膜的制备。成分分析结果表明,GaN纳米阵列中的氧杂质含量普遍低于2%。之后,进一步探究了生长工艺对GaN纳米阵列的电学性质和在紫外光激发下的光电流响应的影响。研究表明,GaN纳米阵列中存在较高的本征载流子浓度,这是由于材料中存在较高密度的点缺陷。同时,较大的Ⅴ/Ⅲ生长条件有助于降低材料中的本征载流子浓度,进而提高材料在暗态下的电阻并使光电流的相对强度有所提高。瞬态光电流测试结果显示,所制备的GaN纳米薄膜经过短暂的365 nm紫外光照射后出现了光电流持续效应,使得光电流在材料内部存在较长的寿命。研究发现,最高可以实现超过2h的光电流衰减期。这意味着该材料在光存储和人工光电突触等领域具有极佳的应用前景。此外,将所制备的低温GaN纳米柱阵列作为缓冲层继续在高温（1000℃）条件下生长GaN外延膜。PL分析结果显示,所制备的高温GaN外延膜具有与商业化MOCVD技术制备的GaN外延片相匹敌的光学性质,也证明了氯化物化学气相沉积工艺极具应用价值。