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近年来，微型化是半导体固态物理技术领域的发展趋势。现代半导体器件中关键单元的横向和纵向典型尺寸都已经达到纳米量级。自从1980年开始，量子阱实现了在微电子和光电子器件中的广泛应用。但是，更低维度的异质结结构的发展，例如零维量子点，却经历了更长的时间。尽管量子点的研究包含了极大的技术挑战性，但同时在光电子器件应用方面，它也具有巨大的优势。铟镓氮量子点材料是目前可见光波段发光二极管和可见光波段激光器的重要组成部分，但是目前对于铟镓氮自组装量子点的研究仍然存在一些空白。 另一方面，GaN基发光二极管经过近年的发展，已在固态照明，显示等领域成功实现了产业化应用。但是基于InGaN/GaN多量子阱结构的长波长GaN基LED的发展仍然存在着严重的阻碍，其中低外量子效率和严重的效率droop效应是制约InGaN长波长LED性能进一步提高的主要技术瓶颈。通常认为，高In组分带来的晶体质量的恶化和极化场的增强是主要原因。而InGaN量子点具有三维量子限制效应，并且由于应力释放其中的极化场相比量子阱结构有大幅降低，因此成为未来替代传统高In组分InGaN/GaN量子阱结构的首选。 本文以实现InGaN自组装量子点的制备及InGaN量子点LED的制备为目标，开展对InGaN量子点的外延生长，光电特性分析的研究。从实验和理论模拟两个方面，优化InGaNQD的外延生长，挖掘其独特的光电特性机制，研制高性能的InGaN量子点LED。主要创新点及研究成果如下。 1)使用MOCVD系统以Stranski-Krastanov生长模式外延InGaN QD，系统分析了不同生长参数对InGaN QD表面形貌和质量的影响。并采用生长中断的方法，促进表面QD的形成。最终得到高密度均匀分布的InGaN自组装QD结构。 2)通过理论计算和模拟，提出采用AlGaN应力补偿层和渐变GaN势垒的方法解决多层堆叠QD结构中存在的S-K生长模式驱动力随周期的增加而下降的问题。得到了8层堆叠InGaN QD结构，最后一层QD的表面密度依然保持在1010cm-2。 3)对InGaN QD中的载流子复合机制进行了深入研究，首次报道了InGaN QD的反常变温PL行为，通过对样品的分析，发现了双模分布的InGaN QD高度。采用速率方程的方式对反常的变温PL行为进行建模和计算，最终得到了与实验数据吻合的模拟结构。从而得出由温度引起的载流子在不同高度QD的限制能级之间的再分布是InGaN QD反常变温PL行为的原因。 4)基于上述变温PL模型，采用时间分辨PL的方法研究了载流子的再分布对InGaN QD中载流子复合机制的影响。阐述了对于不同高度的InGaN QD，载流子的再分布会造成高QD中载流子的积累，而低QD中载流子的消耗。从而导致具有双模分布的InGaN QD中载流子复合机制的调制。 5)制备了InGaN QDs LED，其效率droop效应得到了改善，并且提高了峰值外量子效率。并且，器件的变电流EL谱在电流增加到800mA的情况下，只有2nm的蓝移。显示出更低的极化场。