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宽禁带III-V族氮化物(GaN、InN、AlN以及由它们组成的合金固熔体)是直接带隙材料，由它们制作的发光二极管(LED)可以覆盖从红光到紫外波长的范围。本文主要研究提高GaN基发光二极管性能的材料技术方法。
1.在r面蓝宝石上生长非极性α面GaN的研究：要提高LED的性能，减小甚至消除极化效应的影响是国际上的研究热点。存在于沿GaN方向的极化效应会在外延层中产生较高强度的内建电场，使正负载流子在空间上分离，导致材料的发光效率大大的降低。生长非极性面的GaN基材料是一种消除极化效应的有效方法。本文采用两层AlN(一层低温AlN和高温AlN)作为缓冲层，在r面蓝宝石衬底上生长获得了高质量的α面GaN薄膜。样品的AFM均方根(RMS)粗糙度为1.40nm，这比采用单一高温AlN缓冲层的15nm和采用单一低温GaN缓冲层的2.6nm要低的多；XRD摇摆曲线的半峰宽仅为697.6”，这也比采用单一高温AlN缓冲层的1044”和采用单一低温GaN缓冲层的900"-1044"要低的多；并且在低温21 K的PL谱中观测到了在采用单一低温GaN层作为缓冲层生长得到的样品中没有观测到的B自由激子的发光峰：以及Hall迁移率由采用单一低温GaN层作为缓冲层生长得到样品的6-10cm2/Vs提高到了15cm2/Vs。这些结果都表明采用两步AlN缓冲层的方法提高了在r面蓝宝石衬底上生长的α面GaN薄膜的晶体质量。X射线和Raman的研究结构表明样品在平面内存在应力分布与采用低温GaN作为缓冲层制备的α面GaN有很大的不同，我们认为这主要是由于引入AlN带来的新的热失配和晶格失配的影响。
2.悬桥侧向外延(CBELO)生长GaN的研究：降低外延层中的位错密度对于提高紫外光LED的器件性能至关重要，CBELO在降低外延层中位错密度的同时能够消除存在于其他侧向外延技术中的侧翼晶向倾斜。研究台面宽度、周期宽度以及成核层厚度对CBELO生长的GaN侧翼倾斜影响的结果表明：增加台面宽度、减小图形衬底周期，虽然可以消除侧翼晶向倾斜，但是不利于降低材料整体的位错密度；通过优化成核层的厚度可以在降低材料整体的位错密度的同时最终消除存在于其它侧向外延方法生长的外延层中的侧翼晶向倾斜。
3.紫外光激发三基色荧光粉白光LED的初步研究。本文利用输出光功率9mW的紫外LED激发三基色荧光粉获得了的白光LED。对比研究裸管芯紫外LED和普通树脂封装的紫外LED的光衰减，发现普通树脂封装的LED的中的树脂老化是影响寿命的主要原因，不适合用于紫外LED的封装；对比研究获得的白光LED和相同树脂封装的紫外LED的光衰减，发现荧光粉也是影响白光LED寿命的另一个原因；此外，紫外光利用率低、紫外光泄漏、LED芯片与荧光粉的分离及荧光粉的红光部分发光强度太低等问题需要有特殊的封装材料、管芯结构及封装工艺。