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本文主要研究了GaN基LED的MOCVD材料生长与性质，主要内容如下：
1．研究了缓冲层的作用机理以及高温生长初始阶段生长Ⅴ/Ⅲ比、生长压力、等参数对GaN表面形貌、晶体质量、光学质量以及电学质量的影响。利用EBSD技术研究了蓝宝石—GaN界面处的局域应力的分布情况，结果表明GaN缓冲层己呈现出具有小角度位错的单晶结构，失配应力也通过GaN缓冲层得到释放；在低温以及高温生长的初始阶段，较高的压力利于增大岛的尺寸，减小岛密度，同时降低高温生长初始阶段的Ⅴ/Ⅲ比还可以推迟GaN小岛的合并，减少刃位错密度；采用斜切的衬底，可以有效地降低缺陷密度，提高GaN的晶体质量。并且存在一个最优斜切角度0.2°，此时GaN外延层不但具有光滑平整的表面，而且具有最优的光学与电学性质，并对其作用机理进行了探讨。优化了本征GaN材料的生长条件，成功制备出了迁移率高达697cm<'2>/V·s的器件级高质量GaN外延材料。
2．研究了GaN掺杂的基本原理以及掺杂对材料特性和器件性能的影响。
(1)n型掺杂：
研究了生长温度的影响，结果表明高温生长的n-GaN具有高的晶体质量与电学特性。研究了Si掺杂浓度对n-GaN的特性以及器件性能的影响，掺杂浓度较低时，n-GaN的电阻率高，影响器件的电流横向扩展，降低LED发光效率；掺杂浓度较高时，n-GaN的晶体质量下降，由掺杂所产生的缺陷会在有源区产生非辐射复合中心，这同样会降低LED的发光效率。在优化了Si掺杂浓度的基础上，提出了变掺杂技术来进一步提高器件的性能。即：在靠近有源区处，降低n-GaN的掺杂水平，这样不仅可以保证电流的横向扩展，而且可以有效的降低由掺杂产生的缺陷向有源区延伸，从而减少由缺陷产生的非辐射复合中心，提高器件性能与可靠性。进行了n-GaN的重Si掺杂生长研究。伴随Si掺杂浓度的提高，材料的表面形貌变差，晶体质量与光学质量也逐渐恶化，并出现严重的补偿现象。
(2)p型掺杂：
生长气氛对p-GaN的晶体质量以及电学特性有着重要的影响。采用H<,2>生长的p-GaN材料具有更高的晶体质量、电学性能以及好的表面性貌。研究了不同掺Mg量下生长的p-GaN盖层对器件电学特性的影响，结果表明：生长p-GaN盖层时，Mg流量过低，盖层的自由空穴浓度低，致使器件电学特性不佳；Mg流量过高，则会产生大量的缺陷，盖层晶体质量与表面形貌变差，自由空穴浓度降低，也会使器件电学特性变差。因此生长器件的 p-GaN盖层时，Mg流量应精确控制。 p-GaN生长温度的降低有利于提高LED器件的发光强度。在低温范围 870-980℃生长p-GaN，用霍尔技术测量其电学性能，发现当温度低于900℃时，材料电阻较高；在900～980℃都可获得导电性能良好的p型氮化镓，并对低温p-GaN的生长条件如Mg掺杂浓度、Ⅴ/Ⅲ比进行优化；采用优化的 D-GaN材料制作绿光LED器件，发现：生长温度越低，LED发光强度越高，反向电压越高，但正向电压稍高。对6掺杂制备的p-GaN进行了详细研究，发现采用6掺杂后P-GaN样品的表面形貌平整，缺陷密度小，呈现高的导电特性，说明6掺杂对缺陷的蔓延有抑制作用；对预通氨处理技术作了深入研究，发现预通氨过程会引入载气中的O杂质，并且，过高的Ⅴ/Ⅲ比也会使表面钝化，不利于杂质Mg的掺入。
对InGaN：Mg薄膜的生长进行了研究，结果表明：空穴浓度随着生长温度的降低而增加；在相同的生长温度下，空穴浓度随掺Mg量的增加先增加后降低。通过对这两个生长条件的优化，我们在760℃，Mg/Ga比2.2％。时制备出了空穴浓度高达2.4×10<'19>cm<'-3>的p<'++>型InGaN：Mg薄膜。这对提高GaN基电子器件与光电子器件的性能具有重要意义。
3．研究了生长气氛、生长温度、In/Ga比等生长条件对InGaN/GaN多量子阱质量的影响。结果表明降低InGaN阱的生长温度可以有效增加阱层的In组分，使得光荧光峰值波长红移，但同时会降低多量子阱的光学质量；提高GaN垒的生长温度可以有效提高垒层的晶体质量，进而改善多量子阱的光学质量；此外高的TMIn/(TMIn+TMGa)比会致使多量子阱的界面与光学质量下降。研究了生长停顿对InGaN/GaN多量子特性的影响，结果表明采用生长停顿，可以改善多量子阱界面质量，提高多量子阱的光荧光强度与电注入发光强度；但生长停顿的时间过长，阱的厚度会变薄，界面质量变差，不仅In组分变低，富In的发光中心减少，而且会引入杂质，致使电荧光强度下降。研究了多量子阱结构参数对其特性的影响，为优化有源区结构提供了依据。研究了应力对InGaN/GaN多量子阱特性的影响，并采用应力缓冲层技术提高了多量子阱的质量。
4．优化了生长参数，生长出了高质量的GaN基发光管外延片，并制作出了器件。在20mA的注入电流下，蓝光、蓝绿光以及绿光发光管的输出光功率为7.45、 9.4和5.18 mW，正向压降分别为3.4、3.64与3.65V。在350mA的注入电流下，蓝光大功率发光管的输出光功率为83mW，正向压降为3.56V。器件性能处于国内领先水平。