近年来,LED器件凭借其体积小、高效节能及使用寿命长等优点,广泛应用于背光照明、显示、阵列投影和道路照明等领域。然而经过多年的研究与发展,市场对于照明的要求已经由高亮度、高光效逐渐转向更加节能、健康、智慧的人因照明模式。基于全半导体电致发光的多基色LED混合白光照明模式由于其独有的潜力已经受到科研人员广泛的追求。然而多基色混合LED存在混光不均匀、生产成本较高及驱动电路较为复杂等问题。为了解决上述多基色混光型LED照明存在的问题,一种可行的解决方案是采用单芯片双波长或多波长LED芯片。本文基于自主研发的高光效黄光LED,开发了单芯片黄绿双波长LED,通过p-GaN插入层、倒数第二垒组分以及黄光、绿光阱结构的改变,研究了单芯片黄绿双波长LED光谱特性的调控方法,得到了以下研究成果:1.通过在电子阻挡层(EBL)与多量子阱(MQW)之间插入不同厚度的p-GaN层,研究了p-GaN插入层对单芯片黄绿双波长LED发光光谱的调控作用。结果表明:p-GaN插入层虽然没有对MQW的厚度和晶体质量造成明显影响,但是能够起到了一定的缓冲作用,减小了EBL对绿光阱的应力,影响载流子在有源区的分布以及减小器件电致发光(EL)光谱中绿光峰的蓝移。但是在大电流下,p-GaN插入层的存在使EBL对电子的限制能力减弱,导致电子泄漏。此外p-GaN插入层的存在导致p型层的位置远离有源区,空穴注入的深度变浅,导致外量子效率降低。2.通过在倒数第二个量子垒中引入AlGaN插入层,研究了AlGaN插入层对单芯片黄绿双波长LED光电性能的影响。结果表明:AlGaN插入层并没有对MQW的厚度和晶体质量造成明显影响,但是导致了晶格失配加剧从而加剧了压电极化,在常温小电流下导致发光波长偏长。此外AlGaN插入层形成了更高的势垒,能够对载流子起到了限制作用,将部分载流子更好地限制在末阱中发生辐射复合,在常温大电流下,便能在EL光谱图中观察到绿光峰的存在,说明AlGaN插入层能够对载流子起到了一定的调控作用。然而AlGaN插入层也会造成器件光强略微降低,增加了额外势垒,导致正向工作电压上升。3.通过改变有源区中复合量子阱的数量和种类,研究了阱结构改变对单芯片黄绿双波长LED光电性能的影响。结果表明:在复合量子阱有源区增加一个黄光量子阱,会使参加辐射复合的黄光量子阱增多,提升外量子效率,但是会造成LED器件的串联电阻增大,正向工作电压随之上升,却对EL光谱影响不大。在复合量子阱有源区增加一个绿光量子阱,在大电流密度下外量子效率略微降低,同样会增加工作电压,加剧极化效应,但是在常温大电流密度下,可以观察到绿光峰的存在,说明载流子除了在黄光量子阱发生辐射复合发光外,绿光量子阱也参与了发光,可见,阱结构的改变能够对载流子起到了一定的调控作用。尽管目前单芯片双波长LED的研究已经取得了一定的进展,但是距离灵活调控光谱尚有较大差距,还需要继续围绕如何更好地控制载流子的输运、分布以及复合行为,开展生长方法与外延结构方面的深入研究。