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本文以实现GaN基激光器的室温连续激射为主要目标，对GaN基激光器的结构设计、关键工艺和器件特性进行了理论和实验研究。取得了以下成果：
1.在国内第一次实现了蓝宝石衬底上GaN基激光器的室温连续激射，阈值电流密度5.5KA/cm-2，阈值电压10.5V；电流150mA时输出功率9.6mW。研制出国内第一支GaN衬底上激光器。对以上两种激光器阈值和光谱特性进行了理论和实验分析。
2.解决了蓝宝石和GaN衬底上激光器制作工艺中的一些关键技术难题，包括刻蚀脊型波导、腔面解理、镀膜、倒装焊等。研究发现以光刻胶作为刻蚀掩膜，其分辨率、刻蚀选择比、厚度等因素影响脊型波导形状，根据其中的规律制作出边缘垂直的脊型波导。提出以制作解理导向槽的新方法解理腔面，使a面向r面滑移的过程能终止在导向槽内，从而使腔面粗糙度明显减小，激光器阈值电流降低。研究发现陪条宽度是影响镀膜工艺的关键因素，通过改进管芯和镀膜架结构使激光器的阈值电流降低40％左右。分析了造成倒装焊短路的因素，设计新型热沉结构，成功制作出倒装结构的激光器。
3.以有限元方法分析了GaN基激光器的热学性质，提出了实现连续激射在器件结构上的改进方法。分析计算结果发现，蓝宝石衬底是激光器热阻的主要来源；相同电流密度的条件下，有源区温度随条宽增加而线性增加。根据器件结构对有源区温度的影响规律优化了激光器结构。制作不同条宽的激光器并测量其动态特性，实验结果表明窄线条激光器有源区的温度更低。
4.研究了GaN基激光器内量子效率与环境温度的关系，发现了内量子效率随温度降低而先升高后降低的特殊现象。研究发现，我们制作的激光器在243K至253K的温度范围内具有最高的内量子效率。通过变温Ⅴ-Ⅰ特性测量分析，我们认为激光器的工作温度不能太低与工作电压随温度降低而升高有关。
5.以光束传输法研究了GaN基激光器的光波导特性。研究了脊型高度、p型AlGaN限制层Al组分和厚度、波导层掺杂状况对激光器限制因子和吸收损耗的影响，根据其中的规律优化了激光器结构。将优化的器件结构引入激光器中，降低了激光器的阈值电流和阈值电压。计算分析了波长从紫外到绿光的激光器的结构差异，发现激光器的限制因子从紫光到绿光逐渐减小，我们认为这是激光器阈值电流密度随波长增大而增加的原因之一。分析计算结果发现，以InGaN作为蓝光和绿光激光器的波导层可以大大提高限制因子，并提出以InGaN作为波导层可以降低限制层Al组分，从而降低外延生长的难度和阈值电压。计算结果表明，在非极性面衬底上生长有源区阱层厚度较大的激光器，可以大大提高限制因子；并提出这种结构能够减小限制层和波导层合金组分对限制因子的影响。