可见光通信技术作为一种新兴的无线通信方式,有望缓解如今因为全球数据流量需求飞速增长所造成的频谱危机。发光二极管（Light-Emitting Diode,LED）因为响应速度快、光电性能优异、成本低廉等优势而被认为是可见光通信系统最理想的光源之一。目前,商用照明LED调制带宽低下,制约了可见光通信技术的进一步发展。因此,研制面向可见光通信的高带宽、优光电性能的LED芯片具有十分重要的意义。相较于传统横向和倒装结构,垂直结构LED芯片具有功率大、光效高等优势。因此,本文基于Ga N基垂直结构LED芯片的外延结构、电极结构以及阵列技术等反面开展了相关研究。主要研究内容和结论如下:1、通过APSYS仿真软件指导设计了少量子阱周期数目、窄电子阻挡层（Electron Blocking Layer,EBL）厚度的外延结构,提升了LED的3 d B带宽。通过APSYS有限元仿真软件进行了LED外延结构建模,采用对描述载流子复合机制的传统ABC模型补充后的ABCD模型,分析了LED量子阱周期数目以及EBL厚度对带宽的决定因素所造成的影响。仿真结果显示:少量子阱周期数目、薄EBL层厚度可以提高俄歇复合或电子泄露等项,有益于制备高带宽LED外延结构,并通过金属有机化合物气象沉积技术（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD）生长了量子阱周期数目为4,EBL厚度为7 nm的LED外延片。所制备得到的尺寸为800μm×800μm的LED器件在1000 m A测试电流下,带宽提升了33%。2、设计并制备了适用于可见光通信的微尺寸嵌入式电极垂直结构LED。通过对比传统线性垂直结构与嵌入式电极垂直结构LED的性能差异,由于具有更优的光分布以及电流扩展能力,嵌入式电极结构在制备高电流注入密度LED器件上具备更大的优势。随后制备了尺寸从500μm到30μm的多种嵌入式电极结构LED,测试结果表明,小尺寸LED虽然光输出功率较为低下,但是可以承受更高的电流密度,同时也可以实现更高的带宽。尺寸为30μm的LED器件在15.8 k A/cm~2的高电流注入密度下,可以实现256 MHz的3 d B带宽。3、研究了并联阵列技术对微尺寸LED器件光电性能以及通信性能的影响。制备了直径分别为30μm和50μm的从1×1到6×6的并联微阵列嵌入式电极结构LED阵列芯片,测试并分析了阵列芯片的光电和通信性能,发现随着阵列数目提升,器件的RC时间常数减小,在相同电流密度下,LED的光输出功率与带宽进行了同步提升,但是LED器件所能承受的电流密度随着阵列数目的增大而减小。在RC时间常数与耐受电流密度共同作用下,30μm的3×3阵列LED可以达到最高的606 MHz带宽,同时光输出功率可以达到15.0 m W。老化测试结果表明:小注入电流密度老化后,阵列LED器件老化损伤更小,因此实际应用场景中,阵列LED芯片应该选择合适的工作电流以提升器件和系统的稳定性。