垂直腔面发射激光器（VCSEL）具有圆形对称、小发散角的优良输出光束特性,易于制作二维器件阵列、进行片上测试,且与光纤能够高效耦合。此外,VCSEL具有低功耗、低阈值、高调制速率以及高温度稳定性等优点,在光通信、光传感、激光照明与显示、生物医疗和光原子钟等领域具有广阔的应用前景。GaN基材料体系属于第三代半导体,其发光波长覆盖从深紫外到红外波段且连续可调,是制作发光器件的绝佳材料。因此,GaN基VCSEL已经成为激光器领域的研究热点。目前,蓝光波段GaN基VCSEL已经取得较大进展,器件性能已接近实用化水平。但在紫外（UV）波段,GaN基VCSEL仍面临着分布式布拉格反射镜（DBR）反射率低、外延材料吸收损耗高、高Al组分的AlGaN生长困难等挑战。本文对UVA波段GaN基VCSEL的外延材料、器件结构进行设计与改进,成功制备出了具有周期性增益结构、腔长渐变、发光波长可调且覆盖375-410 nm的低阈值UVA波段GaN基VCSEL。本文主要工作内容包括:1.分析了氮化物DBR与介质膜DBR的差异,并使用TiO2/SiO2设计和制备了高反射率的介质膜DBR;分析了谐振腔内纵模的形成机制以及模式的驻波场分布,通过插入位相调整层将有源区与驻波波腹重叠,并设计了周期性增益结构以提高器件的增益增强因子;分析了谐振腔各个参数对VCSEL激射阈值增益的影响。2.设计并外延生长了具有周期性增益结构的InGaN量子阱外延片,开发了UVA波段GaN基VCSEL的制备工艺。制备出了腔长渐变的VCSEL器件,并对器件制备过程中的关键技术以及器件表征手段进行了详细的说明。3.对具有周期性增益结构与普通结构的InGaN/GaN多量子阱外延片进行了光荧光特性表征,通过变温光致发光测试的结果计算得到两者的内量子效率（IQE）分别为50.63%和31.48%,证明了周期性增益结构外延片具有更高的晶体质量。对制备出的UVA波段GaN基VCSEL进行了光致发光测试,受腔长调制,发光波段覆盖了 375-410 nm的光谱范围。器件阈值能量最低为390 kW/cm2,为目前已报道的具有双介质膜DBR的UVA波段VCSEL中的最低值。