近年来,由于GaN基蓝光激光二极管具有效率高、价格低、寿命长等特点广泛应用于激光打印、激光测量、激光显示和照明、激光探测等领域,在军事、医疗以及通讯等领域发挥着重要作用。经过近三十年的发展,在光电特性方面取得了较大提升,应用领域也得到了很大拓展,然而GaN基蓝光激光二极管仍然存在功率和转换效率低的问题。大量研究工作表明,电子泄漏和空穴注入效率低等问题始终是改善GaN基蓝光激光二极管性能的难题。因此,采用新的外延结构来降低电子泄漏和提高注入效率,可实现改善激光二极管光学和电学特性的目标。针对以上问题,本论文探究了GaN基蓝光激光二极管量子阱的厚度和In组分、p型波导掺杂方式以及AlxInyGa1-x-yN电子阻挡层Al组分变化对其光电特性的影响规律,从而获得改善激光二极管光学和电学特性的外延结构参数,为GaN基蓝光激光二极管性能优化提供实验数据和理论支撑。研究内容主要包括以下方面:（1）针对电子泄漏严重和空穴注入效率低的关键问题,采用仿真计算方法,探究了量子阱厚度和In组分渐变对蓝光激光二极管的光电特性的影响机理。结果表明:当阱厚度为2.6 nm、In组分阶梯渐变（0.17～0.22～0.27）时,电子泄漏减少,载流子的注入效率最高,从而增加辐射复合。这主要是由于极化场的积累效应降低,能带弯曲减小,从而减少了电子泄漏,提高了空穴注入,进而提高了器件的光电性能。然而,势阱厚太厚,外延层串联电阻增加,导致损耗增加;势阱厚太薄,电子泄漏增加,将导致空穴注入效率降低。因此,势阱厚度和组分是影响蓝光激光二极管光电特性的关键因素。（2）针对对称光场分布导致p侧空穴吸收光子高和空穴浓度低的问题,通过调节波导层降低p侧光子损耗,也是提升GaN基蓝光激光二极管光电特性的方法之一。空穴和电子的浓度受外延层中的掺杂浓度影响,从而影响了载流子的注入数量。针对空穴注入低的问题,本文研究优化了p侧波导层的掺杂浓度,模拟结果表明:p波导阶梯掺杂使激光二极管的光场朝量子阱方向和n侧区域移动,将光场从p侧移开,从而减少光子损失;优化p波导掺杂方式还可以提高载流子浓度和注入效率,增加了量子阱中发生复合的可能性,降低了光子损耗,进而实现提升功率和电光转换效率的目的。与传统均匀掺杂p波导的GaN基蓝光激光二极管相比,p波导掺杂阶梯渐变激光二极管可以改善器件的光电特性。（3）针对载流子注入效率低这个问题,设计了渐变Al组分AlxInyGa1-x-yN电子阻挡层结构,不仅有效抑制了电子泄漏,而且还能有效地促进空穴注入效率提升,从而提高载流子注入效率,进而提高了发光效率。AlxInyGa1-x-yN电子阻挡层结构有利于提高内量子效率,这主要是由于该结构降低了空穴进入量子阱所需越过得价带势垒,提高了阻挡电子溢出量子阱的导带势垒。通过调节AlxInyGa1-x-yN电子阻挡层中Al组分改善GaN基蓝光激光二极管的光电特性,结果表明,Al组分阶梯渐变电子阻挡层能够调节导带和价带高度,不仅有效地抑制了电子泄漏,而且还促进了空穴注入,显著提升了内量子效率,从而解决了注入效率低和电子泄漏的问题,提升了电光转换效率和输出功率。