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GaN基白光发光二极管(LED)是实现固态照明革命的关键因素，实现无荧光粉转换的白光LED是照明工程的目标。本文利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法外延生长了GaN基单芯片白光LED，重点研究了白光LED的发光机理以及实现对白光LED发光品质的调制。主要研究内容如下：
1)作者在国内外首次制备了不需要荧光粉转换的单芯片白光LED，并且结合实验研究了白光LED的发光机理以及特性。本文采用在InGaN插入层(UL)之上InGaN/GaN多量子阱，获得了单芯片白光LED。在不同的注入电流下，该LED所发出的光颜色不同，从ImA时的单一颜色黄光变化到5mA及以上注入电流时的白光。白光LED的I-V特性显示，对比于普通LED其具有更低的开启电压，作者认为这是由于InGaN量子阱中存在势能较低的局域态所导致的。对LED进行了透射电子显微镜(TEM)测量，结果表明InGaN量子阱中形成了大量的黑点，密度为1012cm-2。PL测量表明这些黑点是InGaN量子阱中相分离所产生的富In量子点。实验结果分析表明，LED中出射的白光，其黄光来自于InGaN量子阱中的富In量子点，而蓝光则来自于量子阱其他低In组分区域。
2)研究了应变调制白光LED发光品质的机理。研究表明，通过改变InGaN UL层的厚度，可以改变白光LED的发光品质，使其色坐标从单一光变化到混合光白光。这种行为与InGaN UL层的弛豫度有关。InGaN UL层弛豫度不同，在InGaN量子阱中会发生In组分的相分离的程度不同，因此InGaN量子阱中富In量子点与低In组分局域态的密度也不同。非对称X射线倒空间mapping(RSM)以及TEM测量证实了应变弛豫对InGaN量子阱中相分离的促进作用。载流子注入到有源区的时候，被InGaN量子阱中的不同组分的局域态俘获之后复合发出混合光，从而作者实现了利用InGaN UL层对白光LED的光品质调制。
3)与蓝光LED激发黄色荧光粉白光LED以及紫外LED激发双基色白光LED相结合，研究了单芯片白光LED的光衰减以及照明。研究表明，单芯片白光LED具有跟普通绿光LED几乎一样的光衰减特性，而紫外LED激发双基色白光LED与蓝光LED激发黄色荧光粉白光LED的光衰减很快，这是由于荧光粉转换产生的热导致LED芯片加速老化以及紫外线导致树脂老化所引起的。对不同电流下三种白光LED的色温以及显色指数的研究表明，单芯片白光LED在工作电流下具有较好的色温，但显色指数偏低。这是由于带填充效应以及载流子屏蔽效应所引起的长波长范围内光的缺乏所导致的。