作为目前最重要的宽禁带半导体材料，GaN材料在光电子器件、微电子器件以及自旋电子学器件等领域有着广泛的应用和前景，相当长时间以来一直都是人们的研究热点。其中以GaMnN为代表的GaN基稀磁半导体因其有希望成为可以室温应用的自旋电子学器件材料而获得了广泛关注，是实现基于自旋和电荷双重属性量子调控的理想材料体系之一。　　然而，GaMnN材料在制备、性质及磁性起源等方面一直缺乏统一的认识，其室温铁磁性的产生机制是相关研究的最核心课题，另一方面，GaN基半导体材料与稀磁材料的在更低维度下的新特性同样需要深入探索，而微纳技术的应用为开展低维材料研究提供了有效的方式。本论文将围绕以上两个方面，开展较为系统的理论分析与实验研究工作，取得的主要研究成果如下:　　第一，利用MOCVD方法成功制备了具有室温铁磁性的高质量、掺杂浓度可控的GaMnN稀磁半导体材料，并利用基于局域密度近似的密度泛函理论对Mn在GaN中的溶解度极限进行了计算，在考虑到生长表面作用和氢气钝化影响后，得到MOCVD生长温度环境下Mn在GaN中的动态溶解度极限可达7.2％，为实验研究和GaMnN的实用化提供了有力的理论支持;同时，对在不同衬底模板生长出不同结构的GaMnN材料进行了磁学热稳定性研究，发现GaMnN/GaN多层周期结构在热退火前后具有较好的磁学稳定性，而p-GaN上生长的GaMnN在退火后的磁性得到增强，这些现象来自不同的缺陷及载流子的影响，是由GaMnN本身电子结构决定的。　　第二，考虑到宏观的磁滞回线手段难以表征稀磁半导体在微观尺度上的磁性分布及相应的磁性起源，本文创新性地利用磁力显微镜(MFM)对GaMnN表面自然生长位错坑与人工刻蚀微结构进行了表征，在均匀磁化假设下，拟合出的磁性信号分布与实验结果获得了高度一致的吻合，证实了测量范围内的长程磁有序。通过计算确认了在动态溶解度范围内Mn在GaN中均匀分布的可能性，发现材料磁性基本符合双交换机制模型。　　第三，以纳米压印与阳极氧化铝(AAO)手段为基础，发展出覆盖图形化衬底与光子晶体在内的多种制备微纳结构制备方法。具体包括:利用纳米压印技术结合湿法腐蚀方法，在直径2英寸的蓝宝石衬底上制备出形貌可控的纳米级图形化衬底(NanoPSS)和新型火山口型图形化衬底(VPSS)，以及用于纳米柱选区生长的开孔图形掩膜衬底;通过时域有限差分方法(FDTD)模拟了LED光子晶体对光出射的增强作用，获得了LED表面最优化的光子晶体结构为525nm周期、350nm直径、100nm高度的六方排列的圆柱体阵列;利用阳极氧化铝(AAO)方法，制备出大于2英寸的光子晶体模板，周期自100nm至500nm可调;创新性地将AAO与纳米压印技术结合，实现了GaN基光子晶体的大面积低成本制备。　　第四，以微纳结构制备技术为基础，进行了低维半导体材料和稀磁材料的生长与表征的初步研究。包括基于纳米PSS的GaN薄膜外延和基于纳米图形掩膜的GaN与GaMnN纳米柱的生长。获得了晶体质量较好的GaN薄膜并对其形貌、位错等机制进行了分析。研究了流量、Ⅴ/Ⅲ比与衬底孔径等因素对纳米柱外延的影响，成功获得了较为均匀分布的GaN纳米柱，对纳米柱选区外延理论模型进行了分析，对GaMnN稀磁纳米柱的外延生长进行了一些尝试并为其深入研究奠定了实验基础。　　综上所述，本论文分别从稀磁半导体材料的特性表征和微纳结构的制备生长这两个方面出发，进行了大量的实验与分析工作，对低维稀磁半导体材料的制备进行了有益的探索与尝试。而要彻底澄清稀磁半导体材料的磁性机理，完成可实用化的低维稀磁半导体器件的制备，仍需大量细致的实验与理论工作。