GaN基LED已经成为固态照明的领域重要成员。作为照明光源，大功率、高效率的LED芯片是其关键部分。而现有的白光LED的转换效率受到荧光粉材料和器件内部极化效应的制约。荧光粉材料的Stokes损失是不可避免的，要达到更高的发光效率，直接发射白光LED是理想的方法。此外，非极性面上外延的LED可以消除极性面上有源区中的QCSE效应，进一步提高辐射符合效率。　　 本文以新型GaN基LED器件为切入点，研究了MOVPE生长单芯片GaN基白光LED器件、非极性a面GaN材料和LED的关键问题，并对应力调制单芯片白光LED的发光机理和非极性材料的光电子学性质进行了深入的探讨，取得的主要成果如下：　　 1.单芯片白光LED的核心问题是InxGa1-xN有源区组分的变化。为此首先深入研究了MOVPE选区外延的质量输运机制，从理论和实验两方面深入探讨了选区外延有源层波长连续分布的特性。实验发现InxGa1-xN层的组分分布和该层生长速率的空间非均一性。建立了一个包括气相扩散和表面扩散两种机制的质量输运模型，通过将数值计算和实验结果的比较，得出气相扩散过程是引起In组分的连续分布，而生长速率的空间非均一性则是由表面扩散过程引起的结论。　　 2.对制备单芯片白光LED的方法进行了探索。利用在外延过程中插入应力调制层方法制备了GaN基单芯片白光LED。电致发光谱（EL）由460nm和560nm两个峰位组成。通过注入电流调节两发光峰强度之比为0.54时，首次得到光的CIE色坐标为（0.3，0.37），此时色温为4972K，接近正午日光色温（5000K）。　　 3.在研究单芯片白光LED器件EL谱随注入电流变化特性的过程中，观察到多波长发光源于结构中贯穿位错顶端V型缺陷区域In组分的剧烈涨落。对单芯片GaN基白光LED的老化实验研究发现器件在正向电压下的光电特性并未随着老化过程发生明显变化，其原因在于类量子点效应。　　 4.通过控制MOVPE生长条件，我们成功的在r面蓝宝石衬底上外延得到了表面光学平整的a面GaN薄膜材料，并对样品进行了细致的阴极荧光（CL）研究，发现除了基本面层错（BSF）相关的3.42eV发光峰和2.25eV黄光峰外，还有一个3.00eV蓝光峰。经过深度分辨CL和透射电子显微镜（TEM）实验，发现蓝光峰强度和棱镜面层错（PSF）密度都随样品生长厚度呈递减趋势，并且蓝光峰在高激发强度下出现蓝移。由此确定3.00eV蓝光峰是和PSF有关的DAP发光。　　 5.我们利用SiNx原位插入层法成功制备了高质量的非极性a面GaN薄膜材料。高分辨X射线衍射表明SiNx插入层形成的微区掩膜大幅提高了材料的晶体质量，抑制了缺陷导致的晶体各向异性，并改善了材料的导电性质。并应用此方法成功制备了非极性a面LED。器件的电致发光峰位波长为488nm，消除了在高注入电流密度下极化场导致的峰位移动。　　 6.利用正电子湮灭谱对非极性a面上生长的p型GaN材料进行了点缺陷的研究。对比c面上生长的p型材料，发现非极性面材料中的点缺陷种类并未增加；与c面不同，a面p型层比非掺杂外延层的点缺陷浓度还要低，这主要由于生长非掺杂层的V/Ⅲ较低，会引入更多缺陷。