现阶段商品化的白光LED以GaN基蓝光LED激发黄色荧光粉的技术方案为主,其优势在于结构简单、价格低廉、制作工艺重复率高。然而其光谱中缺失蓝绿光和深红光光谱,使其与自然白光光谱相距甚远,显色指数不高,难以满足高品质照明的需求;同时荧光粉的老化问题也降低了白光LED的寿命和稳定性。因此,开发具有高显色性的单芯片全光谱白光LED成为了半导体照明领域的新热点。人们知道,InGaN材料的禁带宽度可从0.7 eV连续可调至3.4 eV,完全覆盖了可见光波长范围。同时,在同一生长条件下,不同晶面的InGaN生长速率、In原子并入效率以及极化强度差异显著。利用这一特点,研究者们提出在同一外延片上生长具有极性、半极性和非极性等多种晶面结构InGaN有源区,使其发射宽光谱,以期制备出单芯片全光谱白光LED。因此,如何在同一外延片上形成多晶面结构是实现单芯片全光谱白光LED关键所在。为此,本论文通过刻蚀技术和选区生长技术,开展了具有多晶面结构的GaN基板制备研究,在此基础上外延生长InGaN量子阱,探讨其制备单芯片白光LED的可行性。取得的主要研究成果具体如下:首先,结合干法刻蚀和湿法腐蚀技术制备出了排列规则有序的具有非极性、半极性以及极性面的GaN六角形孔洞阵列。金相显微镜结果显示,孔洞直径约为5 μm,间距50 μm,进而以此为模板,通过调节生长条件,实现了多极性面InGaN多量子阱的外延生长。X射线衍射{0002}面ω/2θ扫描结果表明所生长的InGaN/GaN量子阱具有较好的周期性结构。室温PL谱显示,500 nm和1000 nm孔深样品的发光光谱覆盖了 450 nm～750 nm波长范围,且呈现多峰结构,说明样品中存在多个晶面量子阱发光。由此证明,利用六角孔阵列模板可制备出发射宽光谱的多晶面InGaN量子阱。然而,由于所制备的阵列孔间距为50 μm,半极性面面积比例低,导致光谱中黄绿光比例过高,蓝光比例少,且缺乏400 nm至450 nm的蓝光波段,其色坐标与标准白光相距甚远。为此,我们进一步将孔间距缩小至8 μm,同时为补充400 nm至450 nm的蓝光波段光谱,增加了 2个蓝光量子阱的外延生长。测试结果表明,其PL光谱涵盖了 400 nm至700 nm波长范围,色坐标为（0.2859,0.2906）,接近标准白光光谱。另一方面,采用掩膜选区生长法,在蓝宝石衬底上外延生长出具有{10 11}或{11 22}半极性面和{0001}极性面的六角形GaN微米棱台阵列,并在此基础上外延生长InGaN多量子阱。SEM形貌图显示,微米棱台底部直径约为6～8 μm,高度约为4～6 μm。室温PL谱表明,基于该结构生长的InGaN多量子阱可发射400 nm至700 nm的宽光谱,色坐标为（0.3378,0.3786）,已接近标准白光光谱。进而通过FDTD模拟,发现该六棱台结构有利于大幅提高LED的光抽取效率。由此说明,采用选区生长技术外延生长微米棱台结构,将有望制备出性能较好的单芯片白光LED。