GaN基光电子器件是当今半导体光电子领域的科学研究和产业发展的热点。其中GaN基发光二极管(LED)、激光二极管(LD)在固态照明、宽带激光通讯、高密度存储、彩色复印和打印和医疗诊断等领域有广泛的应用和巨大的市场需求。在迅速产业化的基础上，LED发光效率的提高仍是目前科技界和产业界的主要关注热点。InGaN/GaN多量子阱结构拥有较宽的谱线覆盖范围，从紫外到近红外，并且有良好的发光性能，为氮化物LED和LD的有源区结构，是决定发光效率的关键之一。InGaN/GaN多量子阱结构中存在显著的量子限制斯塔克效应(QCSE)，高In组分黄绿光波段的LED发光效率很低，高In组分结构外延生长困难，晶体质量变差使得器件特性进一步恶化。本论文工作就此开展了InGaN/GaN多量子阱结构和性质的研究，运用能带工程，通过优化异质结构，克服晶格自身的应力场，抑制QCSE，获得高效率的发光性能。并针对InGaN/GaN量子阱内部的复合发光机制，阱间载流子交互，微结构与宏观光学性质之间的关系进行了系统的实验研究，取得的主要成果如下:　　首先，研究了三明治多量子阱结构与双波长量子阱结构相结合的新型LED结构，明确了新结构对提高LED发光效率所起的显著作用。实验表明:新型LED结构的内量子效率大幅提高，并且表现出反常的变温特性——即随着温度的升高，内量子效率出现反常上升现象。在325nm激发下，总的发光强度在温度10K到140K之间略微下降，从140K开始上升直到220K，之后又下降。而470nm左右的主发光峰更是在温度10K到140K之间内量子效率保持平稳不变，140K以上开始上升，在220K到达最大值125％，之后随着温度的升高内量子效率有所下降，但直到常温仍大于100％，即常温的发光性能优于10K时的发光性能。　　其次，从作用机制上对三明治多量子阱结构和双波长量子阱结构进行了载流子动力学研究。通过改变激发波长，达到双阱激发和只有深阱被激发两种情形，从而分析浅阱的载流子输运作用。通过与长有普通双波长量子阱结构的对照样品对比分析可以得到三明治量子阱结构的性能优势。借助变温时间分辨光谱的实验结果，可以进一步对阱间载流子交互及量子阱内载流子复合特性进行分析研究。研究表明:三明治结构能够有效提高电子空穴交叠，减小组分涨落，抑制QCSE，从而提高内量子效率;双波长量子阱结构提供了载流子的重分配，浅阱为深阱提供了补充载流子，另外新型的三明治结构具有很高的载流子捕获能力，从而大幅提高了深阱的发光效率。　　另外，鉴于光谱学研究作为表征材料、结构特性，研究内部作用机制重要的研究手段，提高精度、构建丰富实验条件诸如一系列激发波长、显微/大光路、变温、高压等，对于设计实验和分析研究具有重要的意义。作者参与了基于SPEX1403双光栅光谱仪的开放式PL/Raman谱仪平台的搭建和完善工作，本论文对内外光路调节及匹配，显微光路的调节和耦合匹配等内容做了总结。