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GaN基大功率倒装焊蓝光和白光LED(以下简称大功率LED)具有耗电量小、寿命长等优点，将在特种照明、景观照明、汽车照明和通用照明中被广泛应用，是半导体器件研究的热点。本论文主要研究了大功率LED的电学性质、热学性质和老化机理。工作内容和主要结果如下：
1)系统研究了大功率LED的I-V特性、C-f和1/C<2>-V特性等电学性质。首次用一组参数方程给出了大功率LED的I-V特性曲线，方程中电流由扩散电流项、复合电流项和并联电阻项三部分组成，电压由结电压和串联电阻电压两部分组成。研究发现，大功率LED正向小偏压和反向偏压下电流较大，其形成原因分别为经由表面能级的复合过程和通过漏电通道的泄漏过程；由于浅能级的存在，大功率LED的C-f曲线随温度增加向高频方向漂移；由于量子阱中掺杂浓度不均匀，1/C<2>-V曲线具有台阶状结构；由于本征载流子浓度和p型GaN自由载流子浓度随温度上升而变大，1/C<2>-V曲线截距和斜率的绝对值在温度上升时变小。
2)首次利用红外成像法研究了大功率LED的芯片的温度分布。根据测量结果，芯片温度分布不均匀，高温区集中在电流密集且导热不好的电极周围区域，剩下大部分工作区域结温最高值和最低值相差相对较小。在电流的热效应和屏蔽量子限制斯塔克效应共同作用下，随着电流增加峰值波长有一段区域保持常数，而半高宽度则一直变宽。
3)采用有限元方法计算了芯片电流密度分布和温度分布。计算结果显示电流在电极附近聚集严重，电极附近的电流密度平均是其它区域的5倍以上；温度在芯片四个角上偏高，这些区域容易过热。电极焊点既聚集电流又传导热量，所以计算显示温度分布的不均匀性远小于电流密度分布的不均匀性。
4)研究了大功率LED的老化机理。一般老化开始时电极引线键合处的钝化会使电压升高，热沉上面的电极氧化会使电压升高，而电流的退火作用会使电压降低，产生的漏电通道会使电压缓慢降低。老化使余属原子沿位错线析出形成并联电阻通道，导致漏电流增加。从C-f曲线可以看到老化并没有产生大量新的深能级或者浅能级。