纳米柱阵列的应变弛豫和光学性质，设计并制备了p-GaN纳米柱阵列p-i-n 双异质结光伏电池、InGaN/GaN 多量子阱光伏电池以及聚光特性。取得了如下结果：
    （1）根据等离子氮源的特性，讨论了富Ga 和富N 生长调节对GaN 表面和材料质量的影响。研究了生长表面形貌，粗糙度随III/V 比的变化关系，确立了720℃温度下GaN 生长优化的III/V 比为3.6~4.1，为以后的GaN 掺杂和器件结构外延等研究提供了材料生长基础。通过对中间区域和形成Ga 滴生长区域临界条
件的拟合分析，获得了不同生长区域随温度的关系。同时，研究了n 型及p 型GaN 的PA-MBE 生长。
    （2）研究了高质量InGaN 材料的PA-MBE 生长。分析了生长参数如衬底温度、III/V 比等对材料质量、表面形貌、In 组分的并入率和光学质量的影响。通过优化生长条件，获得了（10.2）面XRD 半高宽仅为610 弧秒的高质量In0.2Ga0.8N层。在某一生长温度下，外延层中的组分随着In 束流百分比线性增加。若生长
温度升高，脱吸附速率的增加导致In 并入率随温度增加线性下降。通过分析研究，确定了In 并入率随温度的变化曲线，定量给出了外延层中In 组分随束流百分比的关系，为不同温度下不同In 组分的InGaN 层PA-MBE 生长提供了参考依据。
    （3）研究了通过刻蚀不同高度InGaN/GaN 纳米柱阵列的结构和光学特性。结果表明，InGaN 层中的应力弛豫度为100%，InGaN 层中的应力弛豫只跟本身的尺寸效应有关，与下面的GaN 层是否形成纳米柱阵列无关。应力弛豫导致InGaN 层PL 发光峰发生红移，通过计算得出双轴应力导致的压力系数为3~10meV/GPa。
    （4）设计并成功制备了含p-GaN 纳米柱阵列的InGaN/GaN 双异质结光伏电池。提出的两步台面刻蚀增加了n 型电极区的光滑程度，使后期制备的金属电极粘附性更好。P-GaN 纳米柱阵列的形成，使InGaN 层的应力得到部分弛豫，导致PL 发光峰和外量子效率截止响应波长发生蓝移。在响应波段内，P-GaN 纳
米柱阵列的形成使光伏电池表面的反射率降低至1%以下，使外量子效率的峰值增加至55.5%，相对于薄膜电池具有10%的提升。
    （5）制备了高倍聚光响应的InGaN/GaN 多量子阱光伏电池，单个AM1.5太阳下，光伏电池的VOC、JSC、FF 分别为2.06 V, 0.6 mA/cm2 和61%，转换效率为0.8%。开路电压比具有类似光发射波长（460 nm）的p-i-n 基InGaN/GaN 双异质结光伏电池要高，这与高质量的多量子阱材料有关。对InGaN/GaN 多量子阱光伏电池进行了聚光测试，开路电压随聚光倍数线性增加至60 个太阳，当聚光倍数增加到333 x 时，开路电压峰值高达2.45V。另外，当聚光倍数增加至100倍之后，填充因子会有一定程度的增加。计算获得Rs 和Rsh 平均值分别为~19.6和~7 x 104 Ω•cm2。
     最后本文对InGaN 基光伏电池提出展望。