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近年来，由于科技的进步和政府的支持，LED产业迅速发展。LED具有节能、环保、长寿命等优点已成为人们的共识。然而价格与所购买光通量的不匹配、显色性差等因素制约着LED向规模巨大的家用照明市场前进。因此，当前迫切的任务还是降低LED的成本，提高产品的亮度、发光效率和显色性。提高LED芯片性能与发光效率的方法有很多，如p型欧姆接触、图形化衬底、光子晶体、激光剥离、倒装芯片等技术，然而有些技术运用复杂，成本较高。另外，要提高LED稳定性，还必须对LED的器件物理进行深入研究，然而目前多数研究仅从材料组分、外延结构和外量子效率方面进行考虑，却很少涉及LED的阻抗分析。
本文围绕LED芯片技术和器件物理方面进行研究，在芯片技术方面设计一种简单易行的提高LED发光效率的表面粗化方法;提出一种显著提高双蓝光LED性能的外延结构，并对单双波长蓝光LED器件物理进行研究，以期改善双蓝光LED的发光效率及其白光LED的显色性，主要研究内容如下:
1.研究PMMA与PS的共混比例对纳米掩膜结构的影响。首先，将PMMA与PS以不同比例溶于四氢呋喃，制成共混液，浓度为1％。然后将共混液旋涂于LED的ITO透明导电层上，再通过选择合适溶剂去除PS相，形成带有孔洞结构的PMMA纳米薄膜。结果表明当PMMA与PS的比例为8∶2时，高分子纳米薄膜中孔洞数量明显较多，分布较为均匀，孔深增加，孔径尺寸均一。
2.以PMMA为掩膜，对LED的ITO透明导电层进行盐酸腐蚀，探索不同腐蚀时间对ITO层粗化效果及LED光电性能的影响。结果表明，随着腐蚀时间的增加，ITO层的粗糙度及方阻都增加，透光率降低;当腐蚀时间为10s时，在20mA电流下，LED的发光强度较ITO层未粗化的LED的发光强度提高了38.2％，同时电学性能却没有下降。
3.利用MOCVD生长两种外延结构的双蓝光波长LED，一种是从n-GaN到p-GaN侧垒层厚度逐渐增加，另一种是从n-GaN到p-GaN侧垒层厚度逐渐减小，分析不同垒层厚度对双蓝光LED光电性能的影响。结果表明，垒层厚度逐渐减小的LED在同样电流下光功率更大，用APSYS软件模拟发现减小的GaN垒层厚度能有效改善电子与空穴在活性层中的分布均一性。交流阻抗谱结果显示相关双蓝光波长LED可用一个电阻Rp与电容Cp并联后与一个Rs串联电路来模拟，GaN垒层厚度变化能调节并联电阻和电容，对串联电阻没有影响。此外，基于垒层减小的双蓝光芯片激发YAG∶Ce荧光粉实现了高显色指数的白光发射。
4.利用MOCVD生长单波长蓝光LED和双波长蓝光LED，分别研究这两种LED交流阻抗谱，结果发现在双波长蓝光LED的Cole-Cole图中产生了负电容效应，基于APSYS软件模拟分析，推测这种负电容效应可能与GaN基LED的极化效应有关。
总之，本文围绕LED的ITO层表面粗化、活性层结构设计和器件的交流阻抗谱等方面进行研究，探索实现高效率、低成本、易制作的芯片技术，并实现高显色性白光LED，对于改善LED性能具有一定的指导意义。