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发光二极管作为一种新型光源，具有高效、节能、环保、稳定性高、方向性好、寿命长、耐腐蚀、体积小等优点。发光二极管的以上优点使得它在日常照明、全彩显示以及指示报警等方面得以广泛的应用。由于发光二极管响应速度快，体积小，其在智能家居、光电检测等方面也受到广泛的重视。 要充分发挥发光二极管的各项优势还需要克服很多问题。首先是白光发光二极管的制备问题。由于发光二极管的特殊工作原理，其发光光谱是比较窄的单色光，在照明和显示方面有一定的局限。目前白光发光二极管的实现方式主要有三种:蓝光激发黄色荧光粉、紫外光激发红、绿、蓝三色混合荧光粉、多芯片混合发光。目前市面上最常见的为蓝光激发黄色荧光粉的实现方式。这种实现方式虽然效率高、成本低，但是荧光粉易老化，长时间使用后会发生光衰现象。而且荧光粉涂覆不均匀会导致器件的效率下降，色温不均匀等问题。要全面替代传统照明能源，这些问题还有待进一步改善。 另外，单色发光二极管的工作效率由内量子效率和外量子效率共同决定。发光二极管器件的折射率与空气的折射率差别较大，因而光线在表面很容易发生全反射，导致出光率低。要提高器件的工作效率，就要想办法避免全发射，提高器件的外量子效率。 发光二极管的内量子效率受到载流子注入、载流子溢出、电子和空穴波函数空间分离、俄歇复合、材料生长质量诸多因素影响。其中，载流子的注入与溢出、电子和空穴的波函数重叠率低等都与材料间的极化效应有关。极化效应导致材料的能带弯曲变形，电子和空穴的波函数发生空间分离，电子阻挡层对电子的有效势垒降低，导致电子溢出现象严重，对空穴的阻挡作用增强，导致空穴注入困难，从而使电子和空穴对的辐射复合率降低，器件的内量子效率降低。本文对引入了单阶梯量子阱和多阶梯量子阱的器件进行了模拟分析，对器件的内量子效率、输出功率、内建电场、载流子分布、能带结构以及自发辐射谱进行了重点分析。本文的主要结论如下: 单阶梯量子阱能够有效缓解量子阱材料的极化效应，辐射复合效率大幅度提高。内量子效率和输出功率都有显著提升。 由于引入了铟组分低的量子阱，器件的自发辐射谱有短波段的波峰出现。通过改进量子阱的尺寸，形成非对称共振遂穿结构，可以避免短波光的辐射。 铟组分渐变的多阶梯量子阱结构的引入，使得器件的极化效应减弱，弱化了能带的弯曲。同时，材料间晶格失配的减小，使得材料的生长质量更好，缺陷密度减少。器件性能的提升主要有能带弯曲程度小和非辐射复合率低两方面因素。通过对比模拟结果发现，极化效应的缓解是器件性能提升的主要原因。