中文摘要：

利用金属有机物汽相外延(MOCVD)方法，在硅衬底上生长无应变InGaAlN/GaN，InGaAlN/InGaN,InGaN/AlGaN以及AlInGaN/AlInGaN量子阱结构。通过光荧光谱，瞬态光致发光谱及变温霍尔等测试手段对其发光性质和电学性质进行研究。建立应变状态对上述量子阱结构的光电性质的影响的模型，实现GaN基材料能带裁剪，并试制高亮度的紫外（波长340nm以下）发光二极管（LED）。由此可以克服蓝宝石衬底所带来的LED成本高、量子阱内的应变导致LED的发光效率仍然偏低的弊端，以期探索出低成本、高效率GaN-LED的制备方法和生产工艺，为实现白光LED用于照明奠定基础。

结论摘要：

利用Si衬底制备GaN-LED器件，既是当前GaN基材料研究中的国际热点，也是降低照明用白光LED器件生产成本的重要途径。可是Si基GaN-LED器件的发光效率却一直难以提高，原因有三个方面（1）Si上生长GaN的大失配问题不好解决；（2）可提高发光效率的高质量InGaAlN四元合金材料的MOCVD生长技术难度大；（3）有源区无应变InGa(Al)N/InGaAlN量子阱材料的组分设计与制备困难。通过本项目的开展，我们发展了新的Si衬底外延生长GaN材料方法，能够实现Si基GaN和InGaAlN合金材料1到2μm厚无裂纹高质量生长；探索优化出适合InGaAlN合金材料MOCVD生长的最佳工艺；通过应变调控量子阱材料光电性质的机制研究和对GaN基材料的能带裁剪，发展了新的无应变InGa(Al)N/InGaAlN量子阱材料的组分设计与制备方法，不仅制备得到了无应变的紫光InGa(Al)N/InGaAlN量子阱材料（发光波长为403nm)，还试制出了蓝光Si基GaN-LED器件。上述研究成果，为研制开发具有自主知识产权的低成本Si基白光LED奠定了理论和技术基础。