Ⅲ族氮化物材料为直接带隙半导体,并且带隙覆盖了从红外到紫外波段,是实现固态照明和低功耗显示器的理想材料。尽管Ⅲ族氮化物材料和GaN基发光二极管(LED)的研究已经取得了很大的进步,但仍然有许多问题尚未解决,如高铟组分InGaN应变调控的光学性质,Ⅲ族氮化物LED效率下降等。本文应用k·p方法,研究了应变调控的InN材料的发光性质；针对绿光缺口(green gap),提出提高绿光波段Ⅲ族氮化物LED发光效率的InN插入层方案,研究了插层的优化结构；从理论上研究了表面等离激元(SP)对Ⅲ族氮化物量子阱中载流子复合过程的影响,给出了大幅度缓解效率下降(efficiency droop)的结果。主要包括：1.基于8×8 k·p方法,并引进了载流子浓度的影响,研究了c面和a面InN的光学性质。具体给出了c面和a面InN近带边的ordinary和extraordinary介电函数的虚部。对于c面InN薄膜,各向同性平面应变对于ordinary吸收边的影响可忽略不计；对于a面InN薄膜,各向异性平面应变能调控ordinary成分与extraordinary成分之间的劈裂。并且,载流子浓度能明显影响劈裂值：劈裂值越大,劈裂的绝对值随载流子浓度增加下降越明显。所计算的自发发射谱显示y和z方向偏振的峰值强度之比随劈裂的增加而增加。在应变为(-0.37%,0.18%)时,a面InN薄膜的自发发射谱峰值强度之比可达到3.67倍。2.利用有效质量理论,详细地研究了InGaN/GaN量子阱中插入一层超薄InN层在绿光谱范围内的发光性质。通过调整InN在InGaN量子阱层中的位置,我们得到了最优的自发发射率的量子阱结构为0.9nmIn0.17Ga0.83N/0.3nm InN/1.7nm In0.17Ga0.83N结构。In成份在InN和InGaN界面间的相互混合明显降低了材料的光学增益,同时红移了峰值波长。尽管如此,相比传统量子阱结构,在面载流子浓度为1.5×1013cm-2时,优化的量子阱结构的材料增益依旧提高了3倍以上。因此,此结构可能有助于解决绿光缺口(green gap)问题,提高绿光激光二极管和LED的发光效率。3.在SP瞬逝场存在时,使用费米黄金定则首次给出了Ⅲ族氮化物量子阱中电子-空穴对能量转移到表面等离激元中的自发辐射率公式。在此基础上,详细地研究了银覆盖的InGaN/GaN量子阱结构的发光性质。结果表明SPP模的峰值强度高于TE模峰值强度一个数量级,量子阱中电子-空穴对能量能有效地转移到SPP模。由于SPP模抽取效率的限制,SP增强的内量子效率(ηSPP)与初始内量子效率(ηc)之差在ηc=6%-25%之间出现了极大值,显示了SP增强效应对低量子效率的结构更加有效。此外,SP增强的LED的内量子效率随注入电流密度的增加仅仅轻微地下降了,表明了SP耦合能有效地抑制效率下降效应。在相同注入电流密度时,SPP模的峰值波长相对TE模发生了红移。在20A/cm2时,红移量在5-9nm之间,与实验结果基本一致。