目前Ⅲ族氮化物LED研究取得了突破性进展,蓝光LED的内量子效率已经高达85⁸7%。为适应不同波段的应用需求,GaN基LED的研究重点向高Al组分、高In组分方向转移。本文以材料失配程度更大、电场极化程度更强的Si衬底GaN基近紫外LED和Si衬底GaN基黄光LED为载体,研究了影响LED性能的材料生长单元技术。Si衬底GaN基近紫外LED部分,主要研究了AlGaN量子垒生长单元技术和V形坑生长单元技术。Si衬底GaN基黄光LED部分,主要研究了p-AlGaN EBL生长单元技术。主要得到了以下成果:1、设计并生长了不同Al组分的AlGaN量子垒结构,讨论了Al组分影响Si衬底GaN基近紫外LED性能的物理机理,确定了量子垒中最佳Al组分。实验结果表明,量子垒中Al组分影响有源区载流子限制能力和EBL能带弯曲程度,进而影响LED的量子效率和efficiency droop,因此Al组分既不能太高也不能太低。本论文研究的Si衬底GaN基近紫外LED（峰值波长395 nm）量子垒中最佳Al组分为15%。2、使用LT-GaN插入层诱导V形坑生长技术,通过控制插入层的厚度调控V形坑尺寸。发现量子阱表面存在尺寸大小不同的两组V形坑,创新性地提出每组V形坑对LED性能影响不同并分别进行了研究。确定了Si衬底GaN基近紫外LED中V形坑最佳尺寸,对V形坑影响LED性能的作用机制进行了完善和扩展。结果表明V形坑尺寸在一定范围内具有屏蔽位错、抑制非辐射复合、增强空穴注入的作用,光电性能随着V形坑尺寸的增大而提高。当V形坑尺寸超过一定限度,量子阱有效发光面积减小,外延层结构质量下降,导致器件光电性能随着V形坑尺寸的增大而衰退。本实验最佳的V形坑尺寸为120-190 nm,尺寸过大或者过小都会降低器件性能。相关研究成果已被《发光学报》录用。3、通过调控p-AlGaN EBL生长NH₃流量,研究了p-AlGaN EBL单元生长技术,发现了NH₃流量与C、O杂质浓度的关系,并对C、O杂质影响Si衬底GaN基黄光LED性能的物理机理进行了研究。提出一种新的空穴注入机理,结合V形坑的结构对实验现象进行了详细地解释。通过变温变电流EQE和EL光谱验证了空穴浓度和空穴注入机理的变化。综合考虑LED光电参数以及生长技术,确定了p-AlGaN EBL最佳生长NH₃流量,并制备了性能极佳的黄光LED器件。研究表明,C、O杂质的浓度随着p-AlGaN EBL生长NH₃流量的降低而升高,其存在会在p-Al GaN EBL中形成CN—ON深能级施主缺陷,补偿MgGa受主,导致材料中有效空穴浓度降低和电阻率升高。平台和V形坑侧壁p-AlGaN EBL电阻率的相对大小决定了空穴注入机理,造成了LED光电性能的显著差异。空穴主要沿平台注入时,变温变电流EQE最大值出现在100 K,EL光谱只能观察到主发光峰和声子伴线。当空穴主要沿V形坑注入时,变温变电流EQE最大值出现在更高温度,EL光谱可观察到p型层Mg深能级峰、超晶格发光峰和V形坑侧壁量子阱发光峰。p-AlGaN EBL生长NH₃流量不能太高,否则预反应较为严重;也不能太低,否则会导致较高浓度的C、O杂质污染。综合考虑LED光电参数以及生长技术,1500 sccm是p-AlGaN EBL最佳生长NH₃流量。在此生长条件下,LED光电性能优异,20 A/cm2下EQE,Vf,WPE和FWHM分别为22.0%,2.363 V,20.42%和39.4 nm。