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GaN基LED是半导体照明的核心器件，近年来得到了广泛的研究。由于GaN体单晶制备困难、价格昂贵，GaN基LED一般制备在异质衬底上。目前基于蓝宝石、SiC和Si等不同的衬底，已经形成了三条半导体照明技术路线。其中Si衬底LED技术路线起步比较晚，但是由于其在成本和性能等多方面优势，成为近几年LED学术界和产业界研究的热点问题。由于Si衬底对可见光不透明，因此Si衬底LED一般采用衬底转移工艺制备成垂直结构的薄膜型器件。该结构具有取光效率高、散热性能好、电流分布均匀等优点。然而由于该结构研究时间较短，有些问题还未得到足够深入的认识，例如：（1）该器件结构需要采用Ag等金属作为反射镜，这些金属在工作条件下是否会向有源区迁移并影响其性能？（2）该器件结构需要采用薄膜转移工艺来制备，工艺过程中应力变化非常复杂，不同的转移工艺中应力状态及对器件性能影响有何不同？（3）由于电流分布方式不同于传统的蓝宝石同侧结构，其I-V特性有何不同？对器件可靠性存在哪些影响？等等。本文立足这些问题进行了相关研究，并取得了以下部分有意义和创新性的研究结果：1）利用高分辨率X射线衍射仪（HRXRD）和二次离子质谱仪（SIMS）测试了退火过程中Ag和Pt在不同缺陷密度的硅衬底GaN基LED外延薄膜中的扩散情况。发现Ag在外延薄膜中有一定扩散，且外延薄膜缺陷密度越大Ag扩散得越多；而Pt在外延薄膜中几乎没有扩散，且基本不随外延薄膜缺陷密度的变化而变化。这对了解垂直结构LED的老化失效机制具有参考意义。2）采用外延片压焊法和湿法腐蚀将图形化Si（111）衬底上生长的GaN基LED外延薄膜使用银锡和黄蜡作为粘接材料转移到新的硅基板上，测试了转移前后以及芯片工艺中外延薄膜的微区拉曼（Micro-Raman）光谱和变温光致发光（PL）谱。研究结果表明两种粘接材料对外延薄膜转移过程中应力的影响不同。使用柔性更好的黄蜡作为粘接材料时，外延薄膜张应力得到很好的释放且应力分布均匀，光致发光（PL）谱的半峰宽变窄，波长单色性更好。3）利用变温电致发光（VTEL）系统测试了几种不同类型的GaN基LED在不同温度下的I-V特性曲线和外量子效率（EQE）曲线，结果表明由于GaN基LED外延薄膜缺陷密度以及芯片结构的不同使得其I-V特性和外量子效率（EQE）变化趋势有所差别，且两者的变化趋势也存在一定关联。另外发现理想因子与注入强度和温度存在密切的关系：理想因子随注入强度的增大呈现先减小后增大的趋势，存在一个理想因子最低值；而随温度的升高理想因子呈现减小的趋势。不同温度下，理想因子的最低值一定程度上能够反映外延薄膜的缺陷密度。