可见光发光二极管(LED)范围内，因“黄光鸿沟”这一世界难题的存在，照明用白光LED主要通过蓝光LED芯片激发黄色荧光粉来实现。然而，由于荧光粉的光光转换效率在自身发热所产生的高温环境中易出现衰退的现象，导致荧光型白光LED在使用过程中容易出现光衰、色温飘移等问题。本团队在高光效InGaN黄光LED取得突破的基础上，利用高光效的红、黄光LED合成了一种新型的低色温LED光源器件，其具有无荧光粉、无蓝光的技术特点，本文称之为“硅基金黄光LED”。当LED芯片工作电流密度为20 A/cm2时，硅基金黄光LED器件的色温为2 170 K，光效为156 lm/W，显色指数Ra为77，当LED芯片工作电流密度为1 A/cm2时，光效可达217 lm/W。本文报道了这一新型LED器件的光效和色温随电流和环境温度的变化趋势，同时对该器件的空间光谱分布进行了优化研究。此外，开展了该器件的高温、高温高湿、冷热冲击等可靠性型式试验，验证了硅基金黄光LED器件具有高可靠性的特点。最后，本文介绍了硅基金黄光LED器件在道路照明、隧道照明等领域的示范应用，以及在母婴灯等家居照明领域的推广应用。

采用MOCVD技术在图形化硅衬底上生长了InGaN/GaN多量子阱黄光LED外延材料, 研究了不同的量子阱生长气压对黄光LED光电性能的影响。使用高分辨率X射线衍射仪(HRXRD)和荧光显微镜(FL)对晶体质量进行了表征, 使用电致发光系统积分球测试对光电性能进行了表征。结果表明: 随着气压升高, In的并入量略有降低且均匀性更好, 量子阱中的点缺陷数目降低, 但是阱垒间界面质量有所下降。在实验选取的4个气压4, 6.65, 10, 13.3 kPa下, 外量子效率最大值随着量子阱生长气压的上升而显著升高, 分别为16.60%、23.07%、26.40%、27.66%, 但是13.3 kPa下生长的样品在大电流下EQE随电流droop效应有所加剧, 在20 A·cm-2的工作电流下, 样品A、B、C、D的EQE分别为16.60%、19.77%、20.03%、19.45%, 10 kPa下生长的量子阱的整体光电性能最好。

为研究一种有效提高MOCVD反应室温度均匀性的方法，针对自主研发的大型立式MOCVD反应室，建立二维模型，就激励电流对反应室温度均匀性的影响进行了分析。为提高温度均匀性，通过改变不同电参数来观察磁场及石墨盘表面径向温度的变化，发现电参数与加热效率成正比，但是与加热的均匀性成反比关系；在相同功率下，电流频率上升将导致温度均匀性下降。以上关系中反映出的合理的电参数，在保证反应温度的同时，保证了温度均匀性，有利于薄膜生长。

用MOCVD技术在硅衬底上生长了GaN基蓝光LED外延材料，研究了有源层多量子阱中垒的生长温度对发光效率的影响，获得了不同电流密度下外量子效率(EQE)随垒温的变化关系。结果表明，在860~915 ℃范围内，发光效率随着垒温的上升而上升。当垒温超过915 ℃后，发光效率大幅下降。这一EL特性与X光双晶衍射和二次离子质谱所获得的阱垒界面陡峭程度有明显的对应关系，界面越陡峭则发光效率越高。垒温过高使界面变差的原因归结为阱垒界面的原子扩散。垒温偏低使界面变差的原因归结为垒对前一个量子阱界面的修复作用和为后一个量子阱提供台阶流界面的能力偏弱。外延生长时的最佳垒温范围为895~915 ℃。