Ⅲ族氮化物半导体材料以其宽带隙、高电子迁移率、高热稳定性和化学稳定性等优点,逐渐在半导体器电子、光电子器件研究领域受到关注。20世纪90年代,高亮度氮化镓(GaN)基蓝光发光二极管(LED)的问世,推动了以Ⅲ族氮化物为基础的LED的研究,使得半导体固态照明技术得到了迅速的发展。与传统的照明设备(白炽灯、荧光灯)相比,LED具有亮度高、寿命长、节能环保等优点。对于GaN基蓝光LED而言,其核心结构为其内部的InGaN/GaN量子阱结构,即有源区。InGaN/GaN量子阱结构可以有效限制载流子,提高LED的发光效率,并且通过调节In和Ga的组分,可以实现发光波长的调制。然而,这种周期性的异质结结构也会引入一系列问题影响LED的发光性能。因此,关于有源区的发光机制,以及如何提高有源区发光效率的研究一直是氮化物LED研究方向的研究热点。以往的报道表明,在InGaN/GaN量子阱中由于晶格失配和热失配产生的应力会引发极强的极化效应,这种效应会导致量子阱发光效率的降低。本文中设计了 InGaN/AlGaInN超晶格量子阱结构,即用InGaN/AlGaN超晶格代替常规InGaN/GaN量子阱中的GaN垒层,旨在通过弱化量子阱中的晶格失配来削弱极化效应,从而提高量子阱的发光效率。理论上,通过调节AlGaInN垒层(InGaN/AlGaN超晶格)中In和A1的组分能够使其有效晶格常数与InGaN阱层相匹配,从而削弱极化效应的来源。对此,本文对制备的常规InGaN/GaN量子阱和InGaN/AlGaInN量子阱进行了对比。具体的,利用扫描电子显微镜(SEM)分别对两种样品的表面形貌进行了表征,并利用光致发光(PL)的实验方法获得了样品发光的相关参数。在对两种样品的表面形貌以及变激发功率和变温光致发光谱进行对比和分析后得到的主要结论如下:(1)通过观察两个样品的表面形貌发现,InGaN/AlGaInN量子阱表面V型坑的数量明显少于InGaN/GaN量子阱。经计算得到,InGaN/GaN量子阱中V型坑的密度为2.79 × 107/cm2,InGaN/AlGaInN量子阱中V型坑的密度为8.43×105/cm2。由于V型坑的形成与InGaN阱层所受应力有关,因此该现象表明,在InGaN/AlGaInN量子阱中,InGaN/AlGaN超晶格垒层与InGaN阱层形成了良好的晶格匹配,有效的削弱了 InGaN受到的应力。(2)室温变功率光激发下,InGaN/GaN量子阱的发光峰位随激发功率的增大蓝移约10nm,而InGaN/AlGaInN量子阱的发光峰位随激发功率的增加变化不明显。InGaN/GaN量子阱中发光峰位和半峰宽的变化体现了极化效应引起的量子限制斯塔克效应对量子阱发光产生的影响。通过计算得到,InGaN/GaN量子阱中极化电场的强度为2.04x105 V/cm,该结果与报道的量子阱中的极化电场强度相符。该结果表明InGaN/GaN量子阱中的应力导致量子阱中存在很强的极化电场。(3)室温变功率光激发下,在激发功率为400mV/cm2下,InGaN/AlGaInN量子阱发光的积分强度是InGaN/GaN量子阱积分强度的3.6倍。该结果表明,通过弱化量子阱中的极化效应,可以有效的提高量子阱发光的积分强度。(4)变温光激发下,InGaN/GaN量子阱发光光谱的峰位随温度的升高逐渐展宽。可以认为量子阱中的应力导致In组分分布不均匀,随着温度升高载流子的热动能增加以及多能级参与辐射复合两个因素共同影响导致量子阱半峰宽展宽。InGaN/AlGaInN量子阱的半峰宽仅展宽2nm,认为温度引其的载流子热动能增加使影响半峰宽展宽的主要因素,量子阱中参与辐射复合的能级少。该结果表明,通过减弱量子阱中的应力使量子阱中的In组分分布相对均匀。(5)变温光激发下,InGaN/GaN量子阱发光的积分强度逐渐降低,认为是温度升高导致非辐射复合中心被激活。InGaN/AlGaInN量子阱中的积分强度在125K之后随温度的升高逐渐降低同样可以认为是由温度升高引起非辐射复合中心被激活引起的。在6K～125K范围内积分强度随温度升高反而增大,可以解释为低温时激子散射几率低、寿命长,单位时间内的辐射几率低,因此积分强度低;随温度升高晶格振动增强,晶格散射增强,激子辐射几率增大因此量子阱发光的积分强度反而增高。通过计算室温下,InGaN/GaN量子阱的内量子效率为19%,InGaN/AlGaInN量子阱的内量子效率为35%。该结果表明InGaN/AlGaInN量子阱通过削弱应力,改善样品的质量并提高量子阱的发光效率。