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近几年来，在Si衬底上生长GaN取得了很大的进展，有少数几家研究组报道在Si衬底上制备出了GaN基发光器件。但对其LED器件性能的研究并未深入。其发光层InGaN量子阱内来自于材料本身自发极化与应力诱导的压电极化而产生的电场显著影响氮化物材料的光学电学特性。许多人通过不同实验和理论方法来研究蓝宝石衬底InGaN／GaN多量子阱内的极化场，但这种极化电场很难直接测量与计算。本论文比较系统地研究Si衬底GaN同侧结构蓝光LED器件的发光机理及量子阱内的极化电场，获到了如下一些有意义和部分有创新性的研究成果： 1．Si衬底GaN基同侧结构蓝光LED芯片高温老化特性结果表明：本实验室研制的Si衬底GaN基同侧结构蓝光LED有良好的温度可靠性以及较好的欧姆接触性能，用Si作GaN蓝光LED的衬底在大功率LED应用方面具有更大的潜力。 2．比较了Si衬底与蓝宝石衬底GaN基同侧结构蓝光LED的EL特性，采用了极化场、载流子、带填充及热效应的相互竞争机理来解释实验现象。首次提出利用载流子屏蔽效应来测量InGaN／GaN多量子阱内的极化场，获得该极化电场的数量级约10~5V／cm。 3．首次报道了低温情况下Si衬底GaN基同侧结构蓝光LED EL积分强度与峰值波长的变化。结果发现EL积分强度的变化模式与电流的大小有密切的关系，总的趋势为EL积分强度随温度的下降先略微增加而后逐渐衰减，当温度降到100K以下EL积分强度急剧减小。峰值波长随温度的变化都是先红移而后蓝移，其转折点随电流的增加而向更低的温度靠近，本文把这种现象归结为载流子屏蔽和带填充效应起主导作用。另外，从电致发光谱的高能端斜率获知，在同样电流密度条件下，Si衬底GaN LED载流子温度比蓝宝石衬底的要低，这也从一个侧面体现出Si衬底良好的导热性。