随着显示技术的日益变革与发展,为了实现更高的分辨率和更低的功耗值,每个像素单元的发光二极管（LED）尺寸也是随着分辨率的要求增加日趋减小,氮化物微纳尺寸LED的技术发展近几年来一直备受关注。然而对于高铟组分材料的LED器件,有源区中极化电场造成的量子限制斯塔克效应（QCSE）严重制约了发光效率的改善,随着纳米结构制备工艺的日益成熟,具备诸多优势的核壳纳米柱LED成为克服这一难题的不二之选。由于核壳纳米柱结构具有天然的三维形貌,纳米柱侧壁可以很方便地提供非极性面,从而省去了以往为得到非极性GaN衬底产生的高昂费用。尽管实验已经证实核壳纳米柱LED在发光效率方面较传统结构有着明显地改善,但是其内部的载流子输运机制和器件结构设计原则当前还缺少系统地研究。此外,当LED器件的尺寸减小到100μm以下时,LED器件的外量子效率会随着尺寸的减小而急剧下降,表面复合效应愈加明显。因此,对于核壳纳米柱LED和Micro-LED的电荷输运和器件物理的深入理解尤为重要,这将会为器件性能的进一步改善提供清晰的设计思路。本文系统地研究了具有非极性侧面的核壳纳米柱绿光LED的载流子输运机制,研究结果表明,核壳纳米柱LED具有更好的电子注入效率,同时还能够有效地避免QCSE,从而提高发光效率并抑制效率衰减。此外,进一步研究发现除了横向电流扩展效应,垂直电荷注入与器件的外量子效率密切相关,垂直电荷注入对p-GaN层的掺杂浓度和厚度比对n-GaN层更敏感。而且,纳米柱高度对垂直电荷注入的影响最为明显,随着纳米柱高度的增加,量子阱中的空穴浓度整体降低,从而有效抑制俄歇复合,但与此同时电流拥挤效应会更加严重,所以外量子效率增加到一定程度后开始不变甚至略微下降。此外,为了深入揭示蓝光Micro-LED尺寸效应的根本物理机制,我们建立两种模型,并制备了相关器件进行对比分析,研究结果表明,在我们理论计算分析Micro-LED时,不能忽视侧壁缺陷对其性能的影响,侧壁缺陷作为电流泄漏的主要途径,会显著降低小尺寸器件有源区中的载流子浓度,制约着Micro-LED发光效率的提高。此外值得注意的是,由于空穴陷阱的密度高和俘获截面大,导致空穴比电子更容易被侧壁缺陷所俘获,空穴注入效率是影响Micro-LED发光效率的关键因素之一。