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近年来，氮化镓基发光二极管(LED)因其高效，节能，环保，尺寸小，寿命长等诸多优点收到人们越来越多的关注。它被广泛应用于各种固态照明，显示器件当中。相比于其他发光材料，Ⅲ族氮化物材料的特性主要包括大的载流子迁移率和禁带宽度，稳定性高，抗辐射性强。氮化铟镓(InGaN)三元系材料是目前应用最为广泛的半导体发光材料，通过调节In组分来改变禁带宽度大小从0.7eV到3.4eV，可以覆盖可见光中短波段的蓝紫光到长波段的红黄光，目前应用最为成熟的是波段在450nm～540nm的蓝、绿光发光二极管。然而，高效率的InGaN基蓝、绿光LED仍然面临着许多问题。一方面，由于异质外延产生的晶格常数不匹配问题，会使得器件内部产生较大的极化电场，从而弱化了器件的电学性能，电子空穴波函数交叠不充分，导致辐射复合效率下降。另一方面，蓝、绿光LED普遍存在效率下降的问题，在大电流下表现更为显著，如何在获得较高的内量子效率同时保证随着电流增加，效率下降问题得到改善，是目前研究的一个关键课题。最后，对于绿光LED来说，由于量子阱区的In组分通常较高，一般在25％以上，In组分的高效并入是外延生长工艺中普遍存在的难题，如何在高In组分的条件下保障有源区的晶体质量，乃至整个外延层的晶体质量，是外延工艺领域面临的一大难题。因此为了改善和提高InGaN基蓝、绿光LED的光电性能，深入研究和优化外延结构和生长工艺是非常有必要的。 本文使用了英国Thomas Swan的3×2英寸研究型MOCVD研究了蓝宝石衬底上InGaN蓝、绿光LED，通过对InGaN发光二极管外延结构的重新设计来改善InGaN发光二极管的光电性能。实验中利用高分辨率X射线衍射仪（RXRD），原子力显微镜(AFM)，光致发光光谱(PL)，电致发光光谱等(EL)，对研究样品的晶体质量、表面形貌、光谱稳定性、光输出功率、外量子效率等进行表征，并通过APSYS软件计算模拟，研究了样品的相关光电特性。本论文获得了如下有意义的实验结果: 1.研究了在有源区之后插入低温p型GaN和低温p型InGaN/GaN超晶格复合过渡层对LED光电性能和效率下降的影响。理论模拟结果表明，该复合低温过渡层可以有效降低有源区和p-n结区域内的极化电场，增强空穴注入效率和电子阻挡能力。此外，实验结果表明，在高温生长p-GaN过程中，该低温过渡层可以保护量子阱区域降低热退火效应带来的不利影响，同时超晶格的插入可以有效抵消低温生长过程中对晶体质量退化带来的影响，一定程度上使晶体质量得到改善。最终，在200mA的注入电流下，其光功率相比普通结构增长了42.2％，且效率下降问题得到了明显改善。 2.在量子阱和电子阻挡层之间插入了低温GaN缓冲层，并研究了Mg掺杂剂在该低温层中的不同掺杂深度对InGaN基绿光LED效率下降的影响。实验和模拟结果表明，随着Mg在低温GaN缓冲层中的掺杂深度不断增加，与缺陷有关的非辐射复合也随之增加，然而空穴注入效率得到了改善，电子泄露在一定程度上得到了抑制。在某一优化的掺杂深度下，有源区晶体质量退化和电子泄露都能得到最大化的改善，从而获得相对高亮度，高效的绿光LED。