随着人们对更高发光效率以及全光谱发光需求的不断提高,对半导体器件的性能要求也越来越高,新型器件结构正在不断涌现。InGaN外延材料作为Ga N基器件的核心功能层,对提高器件的光电性能有着重要的作用。但是由于In N、Ga N互溶性较低,导致在长波长InGaN外延材料中位错密度较高和铟(In)组分分布不均,严重影响其发光性能。过去的二维量子阱结构一直难以获得高质量的绿光和红光外延结构,因此,探索并生长新型的InGaN外延结构对解决上述问题至关重要。InGaN量子点和InGaN微米台材料具有特殊的量子尺寸效应,可以很好地改善晶体质量、控制In组分分布,有效获得长波长的绿光和红光。同时,对有源区载流子有很强的限制作用,阻止了载流子向材料中非辐射复合中心的转移,有效提高内量子效率。所以,本论文以这两种可调制波长的InGaN外延材料的生长演变机制与光学性质的研究展开,具体研究内容和结果如下:(1)为了研究InGaN量子点的生长演变机制和光学性质,制备出高质量的绿光InGaN量子点外延材料。首先,研究了盖层(Cap)生长速率对InGaN外延材料形貌及In组分变化的影响,分别设计了20 sccm、40 sccm和60 sccm的Cap层流速。在Cap层流速为40 sccm时,In原子和Ga原子在三维结构表面迁移达到稳定状态,得到均匀且致密的量子点,其平均直径为177 nm。采用拉曼光谱表明在Cap层生长速率为40 sccm时的InGaN量子点具有较高质量的结晶性能,且有源区In组分含量增多。为了进一步降低量子点尺寸、明确InGaN外延材料有源区的生长演变机制和光学性质,继续研究了InGaN/Ga N循环个数对外延量子点的影响。当生长周期数由1个增加到5个时,InGaN量子点的平均直径变为122.70 nm;发光波长达到545 nm;其内量子效率由8.22%提高至8.74%。并通过生长演变机制解释了InGaN的解析-迁移-吸附过程,为提高InGaN量子点的晶体质量和发光性能提供了实验数据支撑。(2)为了获得不同In组分分布的全光谱发光,继续探究了InGaN/Ga N循环个数对微米台材料有源区生长演变机制和光学性能的影响。通过电子背散射(EBSD)和拉曼光谱证明了InGaN微米台的高度结晶取向。在循环5个周期的InGaN微米台时,其生长方向趋于统一。随着循环周期数的增加,InGaN微米台极化强度降低,并且In组分在微米台有规则分布,这是获得白光InGaN外延结构的理想状态。通过微区光致发光谱分析了具有不同循环周期的InGaN微米台的发光峰,获得了三个波长分别为447 nm,525nm和618 nm的蓝光、绿光和红光。当InGaN/Ga N周期数从1增加到5时,六棱形微米台的发光逐渐变得均匀,并且发光性能大大提高,这对InGaN外延材料应用于微米LED提供了很好的实验依据和理论基础。