GaN基多量子阱(MQW)发光二极管(LED)由于其效率高、寿命长、体积小、易集成、驱动电压低、无污染、节能环保等诸多优点被誉为新一代通用照明光源。目前的研究表明，富In类量子点在高效LED发光中扮演重要角色，但量子阱中由In组分涨落引起的深局域化能态分布对GaN基MQW LED发光特性的影响还很少报道。本文主要利用实验和理论相结合的方法考察了GaN基MQW蓝色、绿LED中的量子点行为；同时针对大功率LED芯片结构特性设计考察了几种新构型量子阱结构。主要内容概括为以下几个方面：　　 一、实验　　 1，主要利用电致发光谱(EL)手段研究了蓝色InGaN/CaN MQW LED不同温度和电流注入情况下EL谱，发现了EL发光强度随温度演化呈现非单调行为。并揭示出高的驱动电压导致载流子的逃逸也是引发了低温EL强度减弱行为的原因之一。同时，在低温85K小电流注入下，观察到了EL双峰行为的演化过程，双峰行为的演化过程真实地反应出不同尺寸量子点捕获载流子时的竞争机制。　　 2，在对绿色InGaN/GaN MQW LED低温85K时不同电流注入情况下EL谱分析中也同样观察到了EL多峰行为的演化过程，通过对不同电流下的峰位强度、峰位位置以及不同温度下多峰行为的演化过程揭示出绿色LED中非均匀载流子捕获过程。　　 3，初步进行了压电调制下应力致LED发光行为的探讨以及纳米压印和SU8相结合技术在提高LED发光效率方面的有益尝试。　　 二、实验+理论　　 1，分别采用量子阱模型和量子点模型对蓝色InGaN/GaN MQW LED进行模拟，并和实验测量结果进行了比对，结果发现，量子点模型的引入，很好的解决了Ⅰ-Ⅴ和EL两方面的实验与理论模型间吻合程度不好的问题。而在Ⅰ-Ⅴ特性曲线模拟中也发现，载流子的非平衡量子传输效应在InGaN/GaN多量子阱发光二极管电输运特征中是不能被忽略的。　　 2，基于量子点模型首次探讨了晶格匹配的四元AlInGaN材料取代传统的GaN材料作为量子阱垒层对LED活性层载流子分布以及发光特性的影响。结果显示，极化匹配的InGaN/Al InGaN构型量子阱能够极大提高载流子在量子阱中的均匀性分布。　　 三、器件设计与优化　　 1，考察了四种不同垒层构型量子阱LED，揭示了内建电场引起的量子阱区域载流子浓度分布地均匀性是影响对器件效能的影响。并提出采用四元AlInGaN作为垒材料进行量子阱器件结构设计时，不但要考虑垒层和量子阱层内建极化场的效应，垒层与相临层之间势能高度差对器件性能的影响也要考虑。这对我们选用不同垒材料特别是采用四元AlInGaN作为垒材料制作大功率量子阱器件具有一定的指导意义。　　 2，探讨了薄的应力补偿层AlGaN的引入对InGaN量子阱发光二极管效能的影响，包括不同温度的输出功率和内量子效率。并对器件进行了设计与优化，发现当应力补偿型InGaN-AlGaN量子阱中AlGaN厚度为1nm，Al含量为0.25时，新构型的应力补偿型InGaN-AlGaN量子阱自发辐射复合速率和自发发射强度并和传统构型InGaN量子阱相比分别有2.31和1.46倍的提高。这对通过寻求通过量子阱结构的改造提高发光二极管或激光二极管的发光效能具有一定的指导意义。　　 3，设计并考察了Staggered InGaN-InGaN量子阱构型和台阶型InGaN-InGaN构型量子阱结构，包括特定发光波长在375nm紫外Staggered InGaN-InGaN量子阱构型发光二极管以及发光波长在紫色(370nm～380nm)、蓝色(450nm～460nm)和绿色(495nm～505nm)三种台阶型InGaN-InGaN量子阱构型发光二极管。并比较了两种构型量子阱的能带结构特征及发光特性。　　 4，考察了不同In含量和阱层厚度Type-Ⅰ和Type-Ⅱ两种台阶型InGaN QW结构，从能带结构，电子/空穴波函数的交叠积分，发光峰位以及内量子效率和输出功率上揭示了Type-Ⅰ和Type-Ⅱ型台阶型量子阱结构在提高量子阱载流子束缚能力时不同的微观机制。