由于发光二极管具有功耗低、寿命长、健康、环保等优势,因此它在景观装饰、信号指示、液晶背光源以及固态照明等方面得到了广泛应用。随着国家能源战略的实施,节能已经成为能源战略的第一要务,这就给半导体照明和相关的科研及产业提出了新的要求。随着GaN基材料的发展,高亮度、大功率蓝绿光LED得到了迅猛发展。然而以绿光为代表的可见光中间波长LED的发光亮度和效率还是比较低,不能与其它波段可见光匹配出高质量的照明光源。本文以绿光LED亮度和效率的提高,以及非传统白光LED研究的背景及趋势为出发点,用MOCVD的外延生长方法,对GaN基材料的绿光LED以及无需荧光粉转换的白光LED进行发光强度和机理分析的实验研究。本文的主要研究内容如下：首先,分析InGaN/GaN多量子阱中In组分变化影响LED发光强度和效率的因素。作者认为在C面蓝宝石上生长GaN基材料时,量子阱中In组分增大,使得InGaN与GaN晶格失配变大,从而增强了压电极化效应。由于量子阱中存在大的极化电场,产生所谓的量子受限斯塔克效应(QCSE)和量子受限Franz-Keldysh效应(QCFK)。阱和垒能带倾斜加剧,阱内电子与空穴波函数在空间上分离,有效复合减少。而且由于相对带隙变窄,使得发光谱红移,且发光效率降低。其次,为了提高绿光LED发光强度和效率,本文创新性地采用有源区下方插入n型InGaN层,以及有源区下方插入15周期的类超晶格结构。实验证明,这两种应力调制结构对改善发光质量具有显著作用。本文还通过实验,提出并优化掺杂匹配,进行In组分渐变的阱区生长,结合前面的创新结构,使现有绿光发光水平在实验中得到显著提高。最后,利用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)方法制备了无需荧光粉转换的单芯片白光LED。利用n型低In组分的InGaN层的应力调制,使得弛豫度提高。量子阱内InGaN相分离,形成富In区和低In区,不同In组分的起伏对应不同的局域态。当载流子注入到有源区时,被量子阱中不同组分的局域态俘获并复合发出不同波长的光,从而合成白光。本文研究的白光LED不仅突破性地实现了有源区同一有源层直接发出白光,而且其开启电压比一般LED开启电压明显降低。