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本论文主要以GaN基激光器的研制与器件物理分析为目的，并按照激光器的结构设计、材料生长优化、激光器件制备以及器件性能分析的路线展开研究。本论文取得的主要成果如下: (1)通过数值计算研究了GaN基激光器中电子泄漏的抑制方法。在电子阻挡层(EBL)和上波导之间引入InGaN插入层，可通过调整能带结构，提高EBL的电子有效势垒，降低电子泄漏。进一步分析传统结构中EBL阻挡电子泄漏的有效性发现，EBL并不是对所有的激光器都是有利的，其有效性受EBL中Al组分和量子阱中In组分影响。 (2)通过光致发光谱的变温测量研究了量子阱层厚度和生长速率对局域态的影响，进而优化了多量子阱结构中的阱层厚度和生长速率。发现当阱厚从1.8nm增加到3.6nm时，载流子局域效应是逐渐增强的，且厚阱中可能存在较多的不同大小的局域中心。还发现高量子阱生长速率样品中主要存在两种不同强度的局域化中心，其发光强度取决于辐射复合中心在深浅局域化中心之间的转移。随着生长速率的降低，浅局域化中心逐渐变弱。只有适中的InGaN层厚度或生长速率，既可综合改进量子限制斯达克效应(QCSE)，材料质量，以及局域化效应对发光的影响，使InGaN/GaN多量子阱获得较高的发光强度，又能保证局域化中心的均匀性，将有利于激光器性能的提高。 (3)通过大量的激光器结构设计和材料生长优化，研制出高性能的GaN基激光器。论文展示了室温下连续激射的单管芯GaN基蓝紫光激光器，其阈值电流密度低至1.83kA/cm2，斜率效率为0.65W/A。工作电流为500mA时，激光器的输出功率高达245mW。 (4)通过结合数值计算和实验测量研究了GaN基激光器的微分电阻和微分效率，并提出了详细解释。发现微分电阻曲线中在阈值附近存在“kink”，且其极性受极化效应影响。我们还发现微分效率曲线中存在下降的现象，这与长波长下的效率减小有关。 (5)通过数值计算和实验测量对比分析了GaAs基与GaN基激光器的微分电阻和微分效率。发现二者微分电阻曲线中的“kink”极性相反，阈值之后微分电阻变化趋势不同:GaAs基微分效率一直增大而GaN基激光器中存在效率下降的现象。通过解释这些差异，进一步了解了激光器的内部物理过程。