以氮化镓(GaN)为代表的Ⅲ-Ⅴ族氮化物作为第三代半导体材料,由于在蓝光二极管、紫外探测器和短波长激光器等固体光电子器件方面的产业化应用,成为近些年来持续的研究热点。室温下GaN的禁带宽度为3.4eV,可以实现从红外到紫外全可见光范围的光发射和红、黄、蓝三原色具备的全光固体显示,在光电子学和微电子学领域中有重要的应用前景。此外,GaN也是制作高温、高频、大功率器件的理想材料。作为一种重要的第三代半导体材料,研究GaN及其低维材料的制备和物性,不仅可以深入认识其新的物理特性,如量子尺寸效应、表面效应,而且可以为将来制备纳米器件打下基础。GaN纳米材料能够在很大程度上改善蓝光/绿光和紫外光电器件的性能。正是由于GaN纳米材料具有不同于块体材料的独特性质以及在电子学、光子学、超高密度存储等方面具有广泛的应用前景,因此近年来GaN纳米结构的研究越来越受到人们的关注。本文中,我们在GaN薄膜上利用自组织镍纳米岛做掩膜,电感耦合等离子刻蚀(ICP)制备了高密度、尺寸均匀GaN纳米柱阵列,详细分析了通过控制原始镍薄膜厚度、氨气退火时间和温度等参数可以获得均匀的镍纳米岛掩膜,并对制备的GaN纳米柱进行形貌、光学性质以及结构性能表征。该方法成本低、操作简单。所取得的结果如下：1.在高温氨气退火阶段,首先,GaN表面的金属镍由连续薄膜变成岛状是氨气分子与热作用共同的结果,氨气具有分离、细化镍膜的作用；其次,随着时间的增长,镍颗粒由大变小,达到一个最小值(约12min处),再逐渐变大,这说明当退火时间增加时,氨气分离、细化作用减弱,热作用起主导作用,镍纳米颗粒开始具有足够能量吸收周围的小颗粒而逐渐变大；最后,当氨气刻蚀作用与镍颗粒互相吸收作用二者相平衡的时候,此时镍纳米岛尺寸不再发生明显变化。2.金属镍纳米颗粒的平均直径也取决于原始镍膜的厚度,同一条件下,纳米颗粒的平均直径随着原始镍膜厚度的增大而增大,当镍膜厚度达到一极限值时,镍颗粒不再分离而是互相连接在一起。3.高温氨气热退火能够控制GaN表面上镍颗粒的尺寸、密度、均匀性等,一定的氨气退火时间、温度、和薄膜原始厚度可以得到尺寸一致、均匀分布的镍纳米岛。本文中较理想的工艺条件是预处理时间为12min、温度约为850℃、镍薄膜原始厚度为35nm。4.扫描电子显微镜(SEM)、Raman散射光谱、光致发光光谱(PL)等对GaN纳米柱的表征结果表面,ICP刻蚀中存在着不可忽略的横向刻蚀,使GaN纳米柱的直径略小于镍纳米颗粒掩膜的平均直径；PL峰的红移与增强说明GaN纳米柱相对于GaN薄膜中释放了一定的应力并且有光学性能的改善。5.将GaN纳米柱进行高温氨气退火可以有效弛豫材料内应力,并显著提高光抽取效率,降低ICP损伤的影响。