近年来，GaN基LED器件的光电特性和应用研究取得了很大进展，但仍面临一些急需解决的问题，比如高注入电流下效率骤降、极化效应的影响、电流拥挤效应、散热问题等。研究发现，存在于LED器件各功能层间的界面不但能够传递物质和能量，而且对器件功能实现和光电性能提升至关重要。本论文研究GaN基LED器件中界面结构与其光电性能间的关系，在此基础上通过设计和优化界面结构来提升LED器件的光电性能。本文的具体研究内容和成果主要包括:　　1.在介绍GaN基LED发光原理和结构特点的基础上，分析了LED器件中影响其光电性能的主要界面结构，包括电极/外延层界面、全反射界面、阱层/垒层界面、衬底/外延层界面、散热基板/基底层界面及金属光栅/介质界面等。　　2.全面分析GaN基LED电极/外延层界面结构对电流密度分布的影响，特别是电极结构与电流密度分布均匀性的关系，以及不同的电流密度分布对器件光电性能的影响。研究发现，以下方法能有效提高电流注入效率:采用图形化电极结构，改变电流流通路径，减小横向电阻;优化功能层导电性能，增大电流横向扩展距离。　　3.采用k·p方法研究了位错密度和极化效应对GaN基LED光电特性的影响及产生影响的原因。分析发现，低位错密度LED器件具有低工作电压及高电流注入效率的电学特性，同时具有高的峰值发光效率，效率骤降明显的光学特性。在极化效应影响下，InGaN/GaN量子阱出现带边三角化、电子和空穴产生空间分离及发光波长红移等现象。极化效应还使得量子阱的光电性能对阱宽和In组分依赖性增强。针对以上问题，本文采用三角量子阱及改变外延层生长方向的方法，改善了极化效应对LED光电特性的影响。　　4.采用时域有效差分法(FDTD)，研究了全反射界面附近构筑介质光栅及金属光栅对出光效率的增强作用。对比了三种透射光栅结构对器件出光效率和出射光取向性的影响。研究发现，采用球冠形光栅结构，能够使出光效率提高2.7倍，而经过锥形光栅后光取向性最好。Ag光栅的等离激元把GaN/ITO界面附近全反射的衰减波耦合为传导波，再经过ITO光栅的散射，使得器件在长波波段的出光效率提高了3倍。　　5.采用FDTD方法研究了有源区附近构筑Ag光栅结构对LED器件外量子效率的影响及其耦合增强的机理。Ag光栅的等离基元与量子阱在Ag光栅/GaN界面的耦合效应，以及蓝宝石光栅在蓝宝石/空气界面的散射作用，使得器件的外量子效率在在长波波段提高了18倍。同时发现，改变Ag光栅的结构参数能对加强峰的位置和强度进行调节。