Ⅲ族氮化物发光材料近年来引起了广泛的关注，以此材料为基础制作的LED和激光器产业正在迅速发展当中。但是其中绿光波段的材料还存在着一些问题，使得绿光波段的发光器件的效率一直较低，形成了所谓的效率上的“greengap”。提升绿光波段发光器件的性能对于未来诸多应用领域都有着重要的意义。本论文围绕Ⅲ族氮化物绿光发光材料的设计以及性能研究为主题，主要从能带设计、局域态研究、激光器设计与工艺和微纳材料生长四个方面开展工作，主要内容如下:　　(1)针对绿光LED的能带结构做了两种优化设计:①针对传统绿光LED中AlGaN电子阻挡层影响电子泄漏和空穴注入的问题，我们设计了复合式的AlInGaN/AlGaN电子阻挡层。测试表明，拥有复合式电子阻挡层的LED样品在100A/cm2的驱动电流密度下比传统结构样品的光功率提高了80％，同时droop效应也从58.8％下降到47.1％，经过计算分析得知这些器件性能上的提高是由于采用复合式的电子阻挡层可以减少电子泄漏，增加空穴注入，使得更多的载流子被限制到有源区内参与辐射复合;②在针对绿光LED有源区压电极化效应严重，极化电荷较多的现象，利用Al0.62In0.38N与绿光量子阱In0.25Ga0.75N晶格匹配，Al0.52In0.48N与In0.25Ga0.75N极化匹配的特点，设计了一种AlInN体系的绿光LED外延结构。经模拟计算发现AlInN体系的绿光LED有源区的极化电场几乎完全消失，能带变平，电子和空穴在五个量子阱中平均分布，对应的器件的droop效应减弱。　　(2)针对生长绿光LED有源区时使用氢气(H2)会提高晶体质量，但是会降低铟(In)元素含量的矛盾，我们采用了使用H2对GaN量子垒层进行表面处理的方法，测试结果表明不仅InGaN/GaN多量子的晶体质量提高了，同时In元素的含量也提高了。经分析得知H2处理增加了量子阱中富In局域态的势能深度，减少了缺陷的数量，因此增加了对载流子的限制作用，提高了其内量子效率。　　(3)在绿光激光器光泵结构的外延设计中，使用光束传输算法研究了AlGaN光限制层和InGaN波导层中Al和In元素的组分以及各层的厚度对于光限制因子的影响，设计得到了一种适合光泵实验且光限制因子较高的外延结构;针对使用蓝宝石衬底的外延结构，使用了光刻结合刻蚀的方法来制作激光器的谐振腔面，结果发现优化碱性溶液的腐蚀时间可以有效地减少于法刻蚀带来的损伤，提高腔面的平整度;针对使用自支撑衬底的外延片，使用了解理的方式获得谐振腔面，通过优化激光划裂的速率，长度和方式，获得了平整的适用于制作激光器谐振腔面的解理面。　　(4)在氮化物微纳结构的实验中，为了制作缺陷少、极化效应低的新型发光器件，我们成功地通过优化MOCVD选区外延的生长温度和氢气流量在国内首次获得了GaN纳米柱。一系列实验结果表明:一方面氢气流量会对GaN纳米柱出现的概率和表面形貌产生影响;另一方面随着生长温度的提高，GaN柱体的数量会逐渐增大，直径会逐渐减小。最终在1030℃生长温度下，H2/N2=1∶1时，我们获得了直径在550～850nm的GaN纳米柱，并且其表面的晶面光滑，形状规则。高分辨透射电镜和阴极荧光的测试显示出GaN纳米柱具有较高的晶体质量。