本文以MOCVD外延生长的GaN基材料为基础，重点研究了InGaN/GaN量子阱结构的发光特性。作为GaN基蓝光、绿光发光二极管(LED)有源区最为合适的候选结构，InGaN/GaN量子阱的发光性能的突破性提高是实现超高亮度蓝光、绿光LED的关键。围绕如何提高LED的发光效率展开研究，首先研究了通过湿法刻蚀蓝宝石衬底获得的图形来有效提高LED的光萃取效率；然后结合载流子隧穿输运机制研究非对称量子阱结构的发光特性，以此探询提高LED发光效率的新途径；最后，为了消除极化效应的负面影响，研究了利用两步AIN缓冲层在R面蓝宝石上生长A面GaN基LED的发光特性。　　 首先研究了湿法刻蚀蓝宝石图形衬底上绿光LED的发光特性，通过与平板衬底LED比较，发现发光强度可以提高一倍左右，同时通过变温PL发现，两个样品的内量子效率差别很小，说明发光强度的提高不是来源于内量子效率的提高，而是来源于独特的图形形状对光萃取效率的提高。　　 然后围绕InGaN/GaN传统对称多量子阱结构的局限性，提出非对称宽窄耦合量子阱结构，并研究了这种结构中的反常隧穿输运行为。通过反常隧穿输运机制，辐射复合效率低下但载流子俘获效率较高的宽阱(深阱)能够将大量俘获的载流子注入到临近的载流子俘获效率低下但辐射复合效率较高的窄阱(浅阱)中，因此这种量子阱结构同时具有很高的载流子俘获效率和辐射复合发光效率。解决了传统单一阱宽的多量子阱结构中载流子俘获效率和辐射复合效率不能兼顾的矛盾。以此为基础，系统研究了耦合量子阱结构中载流子隧穿对于以这种结构为有源层的LED发光效率的影响，并通过时间分辨光谱印证了这种隧穿机制。通过结构调整和优化，LED内量子效率得到了很大的提高。　　 最后，为了消除极化效应对发光效率的负面影响，笔者研究了运用两步生长AIN缓冲层在R面蓝宝石上生长A面GaN基LED的晶体质量以及发光特性，结果表明A面GaN的晶体质量得到了很好的改善，面内两个生长方向的各向异性得到了很好的抑制。