如何提高高亮度发光二极管(HB-LED)的亮度是一项极具理论和经济效益的课题。实践证明，通过改变器件结构可以大大提高HB-LED的亮度。 本论文结合完成的超高亮度发光二极管半工业化实验项目，提出了改进的HB-LED器件结构，提高了LED亮度。采用p-N渐变异质结替代现行的p-N突变异质结，不仅有效提高了发光亮度，而且改善了器件质量。 本文从理论上分析此结构改进的合理性和有效性，得到一系列地结论。并且用双层突变拟合渐变方式进行芯片生长，实验结果符合理论分析。 本文还针对高亮度发光二极管的器件结构中重要的双异质结结构(DH)和多量子阱(MQW)结构进行了系统的，深入的分析和研究。分析了每一种结构在载流子输运、载流子限制和复合等方面产生的作用，从而阐明了这两器件结构是如何提高HB-LED的发光亮度。 本文的主要工作如下： 1．在理论上提出在HB-LED器件的DH结构中使用p-N结的渐变异质结替代现行的p-N突变异质结。分析采用异质结渐变方式将增加HB-LED的电流注入比，减小内建电势，改善晶体质量，并且不影响p-N结对空穴的限制。此举将会有效提高发光亮度。 2．通过模拟不同渐变长度下的能带形状，得出结论：不同渐变长度下，最佳渐变方式并不相同。渐变长度较短时，高斯渐变和抛物线渐变是最佳渐变方式，能带形状更适合载流子输运。渐变长度较长时，线性渐变是最佳渐变方式，能带形状更适合载流子输运。 3．在三种不同掺杂情况下，通过数值模拟得出消除能带尖峰所需的最小渐变长度。并且得出结论：N型掺杂浓度越高，消除尖峰所需的渐变长度越短。 4．由于渐变异质结在实现上存在一定的困难，因此我们提出了用双层突变异质结拟合渐变异质结。并且通过拟合能带边，得出最佳的两层组分分配。通过计算，得出第二层的最佳突变位置。并且从实验结果看，双层突变异质结有效提高发光亮度，改善了器件参数，晶体质量变好。 5．通过推导，得出一个计算化合物半导体异质结内建电势的公式。内建电势是一个重要的参数，通过它可以得到很多异质结的相关参数。得出的公式与相比传统公式更简单、实用。并且准确度较高。 6．全面分析双异质结结构(DH)在HB-LED中的重要作用。DH结构不仅提高了载流子注入比并且加强了载流子限制作用，提高了辐射复合的效率，使得HB-LED的亮度大幅度提高。并且引入模拟异质结的数学模型。总结异质结生长方面的问题。 7．全面分析多量子阱结构(MQW)在HB-LED中的重要作用。采用MQW结构可以减小相同发射波长下材料中的铝组分，从而改善了晶体大的质量。MQW结构比DH结构更加有效的限制载流子，增加辐射复合效率。从而提高了发光亮度。总结了MQW生长。引入了模拟MQW的数学模型。