材料的力学特性与内部演化,在宏观尺度已经具有了较为完备的研究方法和理论模型。然而在纳米尺度上,其研究仍处于认识和发展阶段。Ⅲ族氮化物纳米材料作为主要的第三代半导体材料,在航空航天涂层材料和电源系统等诸多领域有着广泛应用,而力学性能恰好是其应用服役的基础。同时,力学调控也可以改变材料的力学、电学等特性。本文运用分子动力学模拟方法,对Ⅲ族氮化物的力学特性和结构演化进行了研究。我们发现单晶AlN中会出现B4-B1相变、无定型化以及位错滑移。通过对不同取向AlN的纳米压痕模拟分析,发现了B4-B1相变的两种变形路径,路径I通过Al和N原子的两次反向平行运动实现:首先是平行于[0001]晶轴方向,第二次是垂直[0001]晶轴方向的水平运动。路径II与路径I类似,但Al和N原子的两次平行运动顺序与路径I相反。此外,相变路径I在[0001]和[（?）]晶向压痕出现,而路径II在[（?）]和[（?）]两个晶向压痕出现。同时,位错滑移也出现在不同取向的压痕中,在初始变形阶段,相变是[0001]和[（?）]晶向的主要变形机理;而[（?）]晶向主要变形是位错滑移,[（?）]晶向则兼具了滑移和相变。在足够的压痕深度下所有晶向都会发生相变和位错滑移。此外,我们提出了Ⅲ族氮化物位错环形成的两种机制。一种是“套索型”机制,与金属中观察到的位错环形成机制相似,另一种是“嵌套型”机制,其在文献中从未被报道。“嵌套型”机制表示为:两个不同的彼此相邻剪切环的螺型位错部分,可以发生交滑移相交并湮灭,最后产生棱形位错环。此外,可以发现卸载后的位错堆积对称性与位错环的扩展有关,这与实验结果是一致的。对位错模式和滑移方向分析表明,塑性变形由₃¹á1120?方向的shuffle型位错主导,且沿着₃¹á1100?方向的glide型位错滑移是不对称的。我们还研究了AlN/GaN多层膜的界面结构和拉压载荷下的力学特性和结构演化。我们发现AlN/GaN弛豫之后的界面位错类型主要是₃¹á1120?的全位错,且伯氏矢量与位错线垂直的刃型位错,另外还有少部分的未识别刃型位错。这些界面位错组成了接近六边形的位错网格,中间包围着共格区域。不同于金属多层膜和金属/陶瓷多层膜,AlN/GaN多层膜拉伸和压缩都只有一个屈服点,表现为位错从界面位错网格处形核首先向软层发射,并迅速向硬层形核。两次形核时间几乎同时,主要是当位错在一层中形核之后会在界面产生很大的应力和晶格畸变,这会非常快的激发另一层中的结构变形,也就导致了两层几乎同时形核而且只有一个屈服点。