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Ⅲ族氮化物半导体近年来被大量研究，因其优异的材料特性成为目前主流材料之一，被广泛地应用于发光二极管(LED)、半导体激光器、太阳能电池等方面。Ⅲ族氮化物半导体LED是21世纪最具发展前景的高技术照明光源。作为新型高效固体光源，其具有节能、环保等显著优点，将是人类照明史上继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯的又一次飞跃。
然而随着正向电流的逐渐增大，LED的量子效率大幅下降，即通常所指的efficiency droop现象，量子效率下降严重阻碍了LED在大功率器件方面的进一步发展。长期以来，很多学者和研究组对此现象进行了大量研究，提出了一系列的影响机制，包括:电子泄露、空穴注入效率、极化场、俄歇复合、热效应、位错密度、局域态填充效应和量子限制斯塔克效应。然而，目前并没有很有效的方法解决此问题，由于GaN薄膜通常是沿着其极性轴c轴方向生长，GaN及其合金在<0001>方向具有很强的自发极化和压电极化。这种极化效应在氮化物外延层中产生较高强度的内建电场，引起能带弯曲、倾斜，使电子和空穴在空间上分离，减少了电子波函数与空穴波函数的重叠，降低辐射复合效率，使材料的发光效率大大降低，故极化效应是主要的影响机制之一，另一方面由于电子具有较小的有效质量和较高的迁移率，电子可以轻易的越过电子阻挡层所形成的势垒，到达p区和空穴发生复合，减小了空穴浓度和注入效率。而空穴具有较大的有效质量和很低的迁移率，电子阻挡层和量子阱垒层也对空穴的注入和传输起到的阻碍作用，在GaN基材料中，由于Mg掺杂剂具有较高的激活能，很难得到较高自由空穴浓度和迁移率的外延片，这样空穴的注入效率就会大大降低。综上所述，电子溢出至p区和较低的空穴注入效率也是主要影响机制之一。LED效率差会导致严重的热效应现象出现，LED器件的散热问题亟待解决。
目前，随着大功率LED的快速发展，其散热问题已越来越严峻，研究具有高导热率的金刚石/铜复合封装材料对解决LED的散热问题具有重要的理论及实用价值。
本文从上述两个方面对LED的结构和新型封装进行了系统的理论研究，获得了如下有创新和有意义的研究结果:
1、研究了具有triangular shaped量子阱结构LED的光电特性，模拟结果表明:由于极化效应大为减弱和波函数的重叠增加使得辐射复合效率增大，进而大大改善LED的光电特性。
2、研究了采用p-Al0.82In0.18N/GaN超晶格作为电子阻挡层结构的LED特性，与目前的p-AlGaN和p-AlGaN/GaN超晶格结构相比，p-Al0.82In0.18N/GaN作为电子阻挡层在改善空穴注入和电子阻挡方面，效果显著。
3、采用了HPHT法制备金刚石/铜复合材料，压力加到4GPa，其热导率得到了很大的提高，最高达到了608.3 w/(k·m)，分析原因为:一方面，HPHT减小了颗粒之间的“拱桥效应”，另一方面加速了熔融铜在间隙间的流动，从而减小了材料的空隙，增强了界面的结合，提高了热导率。