在Si(111)衬底上采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)技术外延生长GaN薄膜, 对外延生长所得GaN薄膜的晶体结构和表面形貌进行表征, 并研究SiNx插入层对GaN薄膜的晶体质量和表面形貌的影响。结果表明, 在Si衬底上生长GaN薄膜过程中引入SiNx插入层可使GaN薄膜的(10-12)面的X-射线回摆曲线的半峰宽(FWHM)值从974.01减小到602.01 arcsec; 表面凹坑等缺陷减少、表面平整度提高。可见, SiNx插入层对在Si衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响。

以正六棱锥型图形化蓝宝石衬底GaN基LED为研究对象，设计并探讨了正六棱锥图案在排布过程中旋转角的变化对LED出光效率的影响，得出各面光通量随旋转角变化的规律：在0°~30°范围，随着旋转角的增大，总光通量与顶部光通量有下降趋势，底部光通量有增长趋势。当六棱锥旋转角在0°~6°范围内时，LED芯片的总光通量和顶部光通量均有最优值。综合考虑，旋转角为0°~6°的六棱锥型图形衬底对正装LED的出光效率有最佳的优化效果。

InGaN系绿光LED的量子阱结构具有较高的In含量, InN与GaN之间较大的晶格失配度使得绿光器件的量子限制Stark效应更显著。对内建电场的屏蔽可以有效提高载流子的辐射复合效率。论文探讨了绿光多量子阱中垒层的Si掺杂对绿光器件性能的影响。研究发现, 多量子阱中垒层适度Si掺杂(3.4×1016cm-3)可以改善多量子阱结构界面质量和In组分波动, 在外加正向电流的作用下更大程度地屏蔽极化电场; 同时, 还能够增强电流的横向扩展性, 提高活化区的有效发光面积。然而, 多量子阱中垒层的过度Si掺杂对于绿光LED器件的性能带来诸多的负面影响, 比如加剧阱垒晶格失配、漏电途径明显增加等, 致使器件光效大幅度降低。