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氮化镓（Ga N）是一种具有直接宽禁带的半导体材料,具有较高的电子迁移率、良好的耐高温能力、优异的抗击穿能力以及出色的抗辐射能力,是第三代半导体中的典型代表。Ga N纳米线具有小尺寸效应以及量子效应等优势,通过对Ga N纳米线进行元素掺杂可以提升其光电性能,使其在场效应晶体管,发光二极管（LED）器件,高功率及高频电子器件领域得到广泛应用。本文采用微波等离子体化学气相沉积系统（MPCVD）,研究了基于气-液-固（VLS）与气-固（VS）机制的Ga N纳米线制备及掺杂调控,并探索了其形核生长机理以及光电性能。获得主要研究进展如下:1.采用MPCVD系统,以碳粉、Ga2O3粉末和Mg O粉末作为源材料,选取导热性良好且具备还原性质的石墨作为坩埚,以Au薄膜作为催化剂的Si（100）衬底上制备出Mg掺杂Ga N纳米线。研究表明,通过改变Mg掺杂比例,可以控制纳米线截面形貌在三方结构与四方结构之间转变,所制备的四方结构纳米线直径为300-500 nm。进一步研究了工艺参数对纳米线结构的调控,生长温度可对纳米线直径产生较为明显的影响,随生长温度升高纳米线直径呈先增加后减少趋势。纳米线生长气压影响较大,生长高质量Ga N纳米线较优气体氛围应保持N2通气流量为13 sccm,气压为10 Torr。而延长纳米线生长时间会导致纳米线侧壁厚度增加。最后,给出Mg掺杂Ga N纳米线生长机理,其生长模式转变应该是由于其VLS生长转变为自催化VS生长。2.采用石墨作为衬底,在无催化剂条件,制备出了形貌均匀,可大面积生长的Mg掺杂Ga N纳米线。并进一步改变工艺参数进行了纳米线结构调控,研究表明:生长温度维持在900℃,通过控制微波功率可以调节纳米线的形貌和密度,微波功率400 W时纳米线结晶性较好,且纳米线形核生长时间较短;增加N2通气流量可以提高纳米线的直径和长度;随着掺杂原料Mg O比例的增加,Ga N纳米线密度及尺度随之增加。进一步研究了基于无催化Mg掺杂调控Ga N纳米线的形核生长机理,Mg掺杂降低了Ga N纳米线的形核能,提高了单位面积形核数量,并且使其晶核维持在球冠状形貌。Mg掺杂使Ga N形核尺寸增加,导致纳米线直径增大。3.采用以上所制备的Ga N纳米线,研究了结构调控对其场发射（FE）性能与光致发光（PL）性能的影响。研究表明:Mg掺杂可以提高Ga N纳米线场发射性能,在电流密度为10μA/cm2时对应开启电场最低可达5.4 V/μm,场发射性能的提升可能由于场发射电子与材料表面结构的改变,增加了纳米线有效发射面积。此外,也发现具有较多弯折结构纳米线的场发射性能相对较差。Mg掺杂的PL谱显示,其发光峰位于380nm附近,其可能源于Mg掺杂能级导致其纳米线特征峰的红移效应。