GaN基大功率蓝光LED已经取得了广泛应用，包括特种照明、景观照明、汽车照明、背光源、全色显示的广泛应用，更重要的是通用照明市场的开拓，它已经是是半导体器件研究的热点话题。大功率LED存在的两个主要问题：(1)缺少高效率的外延片；(2)效率骤降(Efficiency Droop：ED)问题，降慢通用照明的普及速度。　　 本论文以这两方面问题为出发点，利用MOCVD生长并研究了高质量GaN和高效率结构蓝光LED，对蓝光LED的效率骤降进行了理论和实验的系统研究，主要研究成果如下：　　 1.成功在AlN template生长了高质量的GaN；插入HT-AlN层之后，晶体的(102)方向的XRD的FWHM明显下降，(002)方向基本不变，HT-AlN插入层主要是降低样品的刃型位错密度，并且GaN的PL谱峰强有所增加(50％)，GaN表面展现出更加平整和清晰的原子台阶。同时，结果表明AlN模板上GaN生长的窗口很大，Ⅴ/Ⅲ比低至50时都能生长得到平整的GaN，随着Ⅴ/Ⅲ比的降低，(102)方向的FWHM越来越小，但是当其低于400时就不再降低，反而升高。利用变化Ⅴ/Ⅲ比的方法能够明显提高晶体质量，最好的样品，其FWHM和RMS，分别是(002)为186"，(102)为283"，RMS=0.24nm。表明HT-AlN插入层相当于形成微区的侧向外延，部分位错在此消失，从而提高了晶体的质量。　　 2.同时研究了不同条件MOCVD生长在图形化衬底上的GaN。采用CL单色谱来观测GaN中的位错分布，通过变电压的方法，得到不同深度的位错的分布和变化过程。结果表明大量的位错产生于圆包的顶部，圆包的间隙处和合拢处，而很少或几乎没有位错在圆包的斜面处。通过优化不同阶段的生长温度和生长压强，可以获得更高质量(窄的XRD半峰宽，更平整的表面形貌)的GaN。基于CL和原位反射谱结果，首次提出了位错的演化过程。　　 3.温度是影响效率骤降的一个因数，会影响LED效率的降低，但是降低的幅度反而随着温度的升高而减小，因此，温度不是根本原因。研究结果表明尺寸对ED有明显的影响，尤其是当尺寸降低到80μm以下，ED性能得到非常大的改善，峰值电流达到了50 A/cm2。　　 4.成功制备了含有上下LT-GaN插入层的InGaN/GaN多量子阱(SandwichedMQWs)的LED。这样的多量子阱呈现出更好的晶体质量和发光特性，其出光效率提高到2倍，ED性能提高了28％。LT-GaN调整了量子阱层InGaN的应力，提高了量子阱的晶体质量。同时受应力的LT-GaN起到了阻挡电子泄漏的作用。理论模拟了Reference LED和Sandwiched LED L-Ⅰ曲线和能带图，并从能带图上解释了LI-InGaN层在LED器件中的重要性。　　 5.成功制备了复合InGaN/InGaN(C-InGaN/InGaN)的LED器件，每个量子阱的前后都有低In组分的LI-InGaN插入层。20mA下其发光效率是C-InGaN/GaN的1.5倍。随着注入电流的增加也表现出更小的蓝移。首次通过XRD RSM直接观测到了量子阱InGaN的应力弛豫，ED的性能得到了很大的改善(106％)。并且，根据取得的实验结果，理论模拟得到C-InGaN/GaN和C-InGaN/InGaN两种结构LED的自发辐射效率和能带图，并从能带图上解释了LI-InGaN层在LED器件中的重要性。最后，实验结果表明在C-InGaN/InGaN LED的LI-InGaN层生长过程中，TMIn流量对器件的性能影响非常敏感。选择合适的生长条件才能得到较高性能的C-InGaN/GaN LED器件。