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利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法,在蓝宝石衬底上生长垒层Al 含量不同的蓝光In0.20Ga0.80N/AlxInyGa1-x-yN 多量子阱样品,借助高分辨X 射线衍射和变温光致发光等方法,研究了多量子阱样品的结构和光学性质.X 射线衍射峰位置的移动表明,随着生长过程中Al 前驱物流速的增加,四元AlInGaN 垒层中Al 含量增加且In 含量减少.说明Al 和In 元素在生长过程中存在竞争机制.在低温和室温下,每个样品的光致发光谱都表现出一个来自In0.20Ga0.80N 阱层的尖锐的发光峰.量子阱的发光峰能量随增加温度的反常S 型变化表明在In0.20Ga0.80N 阱层中存在局域态,局域态是由不均匀的富In簇分布导致量子阱中势能波动引起的.当AlxInyGa1-x-yN 垒层中的Al 含量增加时,载流子的局域度及不同温度区域之间的转变温度均有所增加.当多量子阱样品中垒层Al 含量为16％时,在量子阱带隙发光谱的低能量一侧观察到增强的深局域态发光.深局域态的成因是由于在较高垒层Al 含量的量子阱中存在较大的量子限制斯塔克效应.使用多高斯型分布函数,拟合出随温度变化的带边发光和局域态发光.带边发光能量随温度的变化具有与量子阱发光相同的S 型变化,而对于局域态发光,随着温度从10K增加到160K,局域态发光能量增加,然后随着温度进一步增加到室温,局域态发光能量明显下降.在温度从低温升高到室温的过程中,载流子在带边和局域态跃迁的机制可以分为四个阶段.(i)温度从10K到100K,局域态发光与带边发光的强度比(Ilocalized/IBE)明显增加,表明载流子从带边跃迁到局域态中.(ii)温度从100K 到160K,带边发光能量出现蓝移,表明部分局域态中的载流子受热激发跃迁到带边较高的能级中,强度比几乎恒定说明此阶段载流子在量子阱中的跃迁达到的热平衡.(iii)温度从160K 到210K,局域态发光与带边发光的强度比急剧降低,说明大量载流子从局域态中受热激发出局域态.(iv)温度从210K 到300K,强度比保持不变,说明载流子在跃迁中再次达到热平衡.在In0.20Ga0.80N 阱层生长过程中加入Al 前驱物,使In 含量从20％下降到13％,同时阱层Al 含量达到12％,生长了Al0.12In0.13Ga0.75N/AlxInyGa1-x-yN 多量子阱样品,验证了Al 和In 元素在生长过程中存在竞争机制.通过优化阱层和垒层中的Al 含量,室温光致发光可以得到改善,发光强度增加且半峰宽减小,这是由于降低了量子阱中由晶格失配引起的量子限制斯塔克效应.