近二十年来，III 族氮化物半导体材料以其宽带宽覆盖范围、强极化、抗辐照等多项优异的材料性能在半导体照明、微波通讯和电力电子等领域取得重要的研究进展，并实现了巨大的市场价值。材料是基础，而精确的外延控制是实现高质量材料的关键，尤其是原子层级上的外延控制更是实现高质量量子结构的前提。1、 InGaN 单原子层面内原子的规则排列及其单光子源由于 InN 和 GaN 较大的键能差异，InGaN 的外延，尤其是高 In 组分 InGaN的外延一直是一个难题，且 InGaN 的合金无序严重，实现合金有序的结构具有很大的挑战性。从单原子层的外延研究出发，利用表面原子的重构，我们实现了 InGaN 单原子层面内 In、Ga 原子的规则性排列。同时，利用超薄量子结构实现强量子限制，得到了光泵浦单光子发射。2、 基于 GaN 超薄量子结构的电子束泵浦紫外光源AlN 的超宽禁带使得 III 族氮化物半导体是实现大功率紫外光源的优选材料之一，但是高 Al 组分 AlGaN 的 p 型掺杂非常困难，在 UVC 波段、尤其是230-260nm 波段尤甚。我们利用超薄 GaN 量子阱结构，采用电子束泵浦的方法避免 p 型掺杂，实现了 230-280nm 波段的深紫外光源，在 260nm 波段实现的紫外光源功率超过 2W