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发光二极管(LED)由于理论光效高、理论寿命长、绿色环保、响应速度快、体积小、色彩丰富等优点，自问世以来，就受到广泛关注与研究。经过几十年的发展，GaN基LED的发光效率已经得到很大的提高，达到3031m/W，接近理论发光极限。然而随着注入电流的增加，发光效率在达到最大值后呈现的衰减（efficiency droop）现象依旧严重。这极大地限制了LED在照明等行业的替代性应用。本论文针对GaN基蓝光LED大注入电流密度下发光效率下降的机理，以及主要基于c面蓝宝石衬底的GaN基LED的抑制技术进行讨论和研究。主要研究成果如下: 1、提出一种双电子阻挡层(double-EBLs)的结构，对电子阻挡层对电子泄露的阻挡效果进行了基于结构设计的优化。通过对此结构进行的理论仿真与实验验证，证实双电子阻挡层结构通过宽-窄-宽禁带(AlGaN/GaN/AlInGaN) EBL的设计，有效增加了有源区空穴浓度，大幅度提高辐射复合效率。在100A/cm2注入电流密度下，量子效率维持率从42.7％提升到84.5％。 2、针对电子空穴输运和浓度不对称性提出了一种调节载流于浓度的新结构(Carriers Concentration Adjusted LED，CCA LED)，在量子阱前插入轻p型掺杂极化匹配AlInGaN层，减速电子，增加量子阱捕获电子的能力，减少了电子泄露;同时重新调整有源区的内建电场，增加了空穴注入有源区的能力。实验数据表明，器件的光输出性能得到提升。相较于传统结构，CCA LED芯片的PL谱发光强度提高了22％，器件在350mA注入电流下的光输出功率增加了27％，量子效率维持率达到88.2％。 3、针对有源区的极化效应，系统分析了极化匹配量子垒结构对极性材料有源区能带倾斜的影响。通过对三种不同结构的理论模拟结果对比，获得了一种优化的前部分量子垒采用极化匹配AlInGaN搭配GaN space的量子垒结构。该结构可以消除极化效应，使得能带平缓，电子空穴波函数空间交叠增加，可以获得最好的光输出性能。同时还对实验生长极化匹配的量子垒结构进行了初步的探索。 4、通过上述研究，分析了电子泄露严重、空穴注入不足、有源区辐射复合效率低，都是影响droop的原因。我们认为，导致droop的原因是多方面的，而并非仅仅是俄歇复合，去局域化，或者电子泄露等单一的影响因素。这其中，我们认为空穴注入浓度不足，是造成droop原因中较为重要的原因，提高GaN材料的p型掺杂浓度，是实现大功率高光效白光LED的一大重要课题。