Ⅲ族氮化物半导体材料存在三种晶体结构，分别为纤锌矿结构、闪锌矿结构和岩盐矿结构。其中，纤锌矿结构是Ⅲ族氮化物的热力学稳定结构；闪锌矿结构是一种亚稳态结构，可以稳定地存在于立方相衬底上生长的薄膜中；岩盐矿结构可以在非常高的压力下生长得到。其中纤锌矿结构的Ⅲ族氮化物由于金属和N的共价键具有更强的离子性，晶格中存在较强的压电极化效应，也就产生了晶格中所谓的极性面和非极性面。目前非极性面的材料生长是Ⅲ族氮化物材料的研究热点。同时，利用压电极化效应可以产生非常高的二维电子气（2DEG）浓度 ^［2］ ，可用于制造诸如AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管等电子器件。

Ⅲ族氮化物材料是由ⅢA族元素铟（In）、镓（Ga）、铝（Al）与氮（N）元素组成的包括InN、GaN、AlN、InGaN、InAlN、AlGaN、AlInGaN等合金的半导体材料。Ⅲ族氮化物材料的禁带宽度可以由InN的0.63eV到GaN的3.40eV再到AlN的6.28eV。这一禁带宽度覆盖了197～1610nm的光谱，从红外光波段跨过可见光波段，一直延伸至深紫外光波段，所以，Ⅲ族氮化物材料是发展光电子，特别是短波长光电子器件的优选材料，尤其是InGaN/GaN基蓝光和绿光LED已经在半导体照明与显示中发挥着举足轻重的作用。可以说，第三代半导体材料最重要的应用代表就是蓝光LED发射，进而引发LED白光照明。

基于氮化物LEDs的半导体照明技术具有高效节能、长使用寿命、宽光谱、智能化等特点，是继白炽灯、荧光灯之后照明光源的又一次革命。基于氮化物LEDs光源是理想的绿色照明光源（效率高、使用寿命长、安全和性能稳定）。在半导体照明技术还未兴起之时，全球17％～20％的用电量被照明所消耗，这主要源于传统照明光源的高能耗，尤其是发光效率过低的白炽灯。采用发光二极管作为光源，理论上能耗相当于白炽灯的10％左右，荧光灯的50％。2003年6月，我国正式启动了“国家半导体照明工程”，把半导体照明工程作为一个重大工程进行推动。预计到2020年，我国半导体照明产业规模将超过1.6万亿元（数据来源：国家半导体照明工程研发及产业联盟）。

除了LED作为光源的应用之外，氮化物基激光器也是光电子领域的重要应用之一。氮化物蓝光激光器可以用于水下通信，绿色激光器是局域网通信和水下探测的关键光源，紫外光激光器在高密度储存、空气和水净化、精密光刻、印刷和检测、空间紫外通信（非视距传输）、化学传感等方面有很大的潜在的应用。Ⅲ族氮化物异质结构界面可形成高浓度2DEG系统，成为至今能提供最高2DEG浓度的半导体材料体系，为高性能电子器件的研制奠定了材料基础。

在军事国防应用领域，GaN基微波功率器件可用于有源相控雷达、电子对抗、导弹和无线电通信等方面；在民用商业应用领域，GaN基微波功率器件可用于无线基础设施（基站）、卫星通信、有线电视和功率电子等方面。GaN基电力电子器件具备比传统器件低至近千分之一的导通电阻、高几十倍的开关速度。可以将电源的损耗降低到使用传统器件的1/10，给社会节省大量的电能 ^［3，4］ 。