随着半导体照明技术的发展，LED光源已经被广泛应用于照明，显示等领域。而且，作为固态照明光源，因为小尺寸、高光效、长寿命等特点，LED在可见光通信等超越照明领域也越来越引起人们的关注。相比于传统的射频无线通信技术，可见光通信具有保密性高，无电磁辐射干扰，频带自由等诸多优点，也因此被认为是下一代无线通信技术(5G)的潜在接入方案。然而，氮化物LED的调制带宽还比较低，严重制约了可见光通信技术的应用与发展。　　开展对可见光通信的照明新型LED器件调制特性方面的研究，不仅有助于深入理解LED载流子传输复合等物理机制，提高LED光调制带宽，促进光通信的应用发展，而且这些科学问题的深入研究，也将为其他相关交叉学科的发展起到推动作用。　　影响LED调制带宽的因素主要是RC时间常数和有源区载流子寿命。本论文围绕如何提高适用于可见光通信的照明新型LED器件的调频特性，从RC时间和载流子寿命两方面开展研究工作，取得的主要进展和创新点如下:　　1.建立了包括寄生参数的LED小信号等效电路模型，通过网络分析仪测量S参数来提取等效电路参数，计算对应的RC时间限制带宽;系统分析了不同等效电路参数对RC时间限制带宽的影响，并提出如何具体优化设计LED器件的结构和方法，以减小结电容、寄生电容与等效串联电阻，从而降低RC时间对调制带宽的影响。　　2.通过优化器件结构设计，减小有源区面积，利用倒装和环形电极等结构，显著提高了LED器件的电流承载能力，在电流密度7900A/cm2时，LED带宽达到227MHz，光功率大于30mW;除此之外，利用倒装并联μLED阵列结构，与对应的常规大面积LED相比，协同提高了LED器件调制带宽和光功率，在带宽从39MHz提高到71MHz的同时，其光功率也从51mW提高为125mW;在此基础上，具体分析研究了RC时间与载流子寿命在LED器件调制带宽影响中的相互关系:在小电流密度下，LED带宽主要受载流子寿命影响，而大电流密度下，则主要受限于RC时间。　　3.研究了电子阻挡层对载流子寿命的影响。结果表明，电子阻挡层主要通过影响载流子输运过程来影响载流子寿命;并且，通过改变LED量子阱阱宽，重点研究了量子斯塔克效应及局域化效应对载流子寿命的影响。结果显示，在小电流密度下，量子斯塔克效应主导了载流子复合过程，是限制辐射复合速率，增加载流子寿命的主要因素。但是，随着电流密度的增加，注入的载流子会逐渐屏蔽量子斯塔克效应，因而光功率与带宽都会得到相应的提高。但是，当量子斯塔克效应被完全屏蔽后，局域化效应在载流子复合过程中的作用变得越来越明显。局域化效应越强，对应的载流子寿命也越长，从而降低LED的调制带宽。通过对比不同量子阱宽的LED在不同电流密度下的调特性，发现，对于量子阱阱宽为5nm的LED器件，通过减弱上述两种效应对LED载流子复合速率的限制，在相对小电流密度425A/cm2下，实现了～700MHz调制带宽，同时droop光衰仅为17％。　　4.对比纳米孔和纳米柱两种结构对表面等离激元耦合效果的影响，发现纳米柱结构更利于表面等离激元有效耦合;基于纳米柱结构，制备了横向表面等离激元耦合的LED，并从实验上首次利用表面等离激元耦合提高了GaN基LED的调制带宽，在57A/cm2电流密度下带宽增强约2倍;并通过研究表面等离激元增强调制带宽与LED内量子效率的内在关系，发现表面等离激元更加有利于提高内量子效率比较高的LED器件。　　5.为了进一步提高表面等离激元LED的调试带宽增强倍数，系统研究了光泵浦LED中载流子分布对表面等离激元耦合的影响，发现增强电注入表面等离激元耦合LED需要优化金属颗粒尺寸以提高Purcell增强因子，并减小量子阱数目，将载流子分布尽可能靠近表面;除此之外，提出一种协同优化表面等离激元LED光功率与带宽的叠层结构:将大尺寸金属颗粒堆叠在小尺寸金属颗粒之上。这样使得该结构不仅具备了小尺寸金属颗粒Purcell因子高，而且还具有大尺寸金属颗粒散射效率高的特点，从而同时提高表面等离激元LED的光功率与调制带宽。