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LED具有节能、环保、使用寿命长、体积小等优点，可广泛用于指示、显示、装饰、背光源、城市夜景和普通照明等领域，因此被称为绿色环保新一代光源。LED不像传统的光源，它能够将电能直接转换为光能，而LED也被视为“最终的灯”。蓝光LED的出现意味着LED家族覆盖了整个可见光光谱，使得全色系显示的梦想变为现实。不久的将来它将取代白炽灯和荧光灯照明源。由于LED广阔的应用前景和诸多优点，引起世界上许多国家对LED光源的研制展开了激烈的技术竞争。目前，GaN基LED的发展尤为迅速，以氮化镓为基础的LED的全彩化以及白光LED产品的开发成为了全球半导体照明研发生产的热点。但LED要真正走向普通照明的领域仍有很长的距离，其中关键环节在于提高LED芯片的发光效率，同时也要研究效率降低的物理原因，使得其物理机制更加明朗，采取有效的措施来改善效率下降的现象。本论文着重围绕解决Droop效应，从理论模拟计算和器件结构设计入手，研究改善GaN基LED量子效率下降的方法。主要研究内容如下: 1.LED的效率会随着注入电流的增大而减小，而了解关于droop的根源是解决这个问题的前提。就目前来看主要有三种观点，包括量子阱中的俄歇复合损耗、输运过程中空穴低注入和电子电流泄露以及与In局域态和位错密度有关的载流子去局域化后的位错非辐射复合损耗的增加。通过引入p-AlGaN电子阻挡层和其他类型的电子阻挡层，并对其进行模拟计算，发现对电子泄露的改善能够有效的提高有源区内载流子浓度，提高辐射复合效率，进而降低了droop效应。 2.利用MOCVD法在ZnO衬底上生长了垂直结构的InGaN/GaN多量子阱结构的蓝光LED。在ZnO衬底上生长GaN基材料的过程中，我们在ZnO衬底和 u-GaN之间插入了低温生长的GaN缓冲层。GaN缓冲层的插入是为了阻止Zn原子和O原子扩散到n-GaN层。这一层薄的GaN缓冲层是作为绝缘层，在530℃的温度下生长出来的。通过这个方法，我们可以得到一个ZnO衬底的且具有无裂缝GaN的完整结构的LED。 3.研究了最后一个GaN垒具有不同p掺浓度的LED。我们用APSYS软件对其能带图、载流子浓度、内量子效率和光功率进行了模拟分析。结果显示相比于最后一个垒不p掺的结构，最后一个垒p掺的结构有更高的空穴注入效率和更低的泄露电子电流。 4.研究了具有渐变组分AlGaN垒的LED。同样，我们对量子阱中的载流子浓度、能带图、静电场及光功率和内量子效率进行了分析。结果指出，相比于普通AlGaN/AlGaN量子阱结构而言，具有渐变组分AlGaN垒的LED由于空穴注入和电子限制的提高，使得它的光电学性能也得到了显著的改善。 5.利用MOCVD法生长具有双超晶格的LED。其中一个超晶格由InGaN/GaN组成，设计在量子阱成长之前。另外一个超晶格由AlInGaN/AlGaN组成，插在最后一个量子垒和p-GaN之间。对APSYS软件对其光电性能分析得出，具有这种双超晶格结构的LED能有效的提高改善Droop效应。这种结构能有效构造隧穿效应，使得空穴更多的进入到有源区参加辐射复合。