发光二极管(LED)是新一代的照明光源，具有节能、环保、寿命长等特点，已经广泛应用于景观照明、交通信号灯、路灯、移动设备背光照明、液晶背光源等领域，在不远的将来会取代荧光灯成为普通照明的主要光源。但是由于缺乏匹配的衬底材料，GaN外延材料中的位错密度高达109cm-2，极大的限制了LED的发光效率和电学性能的提高，外延生长对于GaN基LED最终的发光效率和器件性能是关键性的。本文基于MOCVD系统，详细研究了GaN基LED的外延技术。主要的研究内容如下：　　1、研究了图形衬底上成核过程和机理。通过对成核层生长条件的研究，了解了成核层生长条件与晶体质量的关系：TMGa流量小，NH3流量大、压力小、生长时间短均有利于GaN晶体质量的提高：通过对退火条件的研究，发现升温速率太快会引起GaN晶体材料的劣化。　　2、提出了二次成核的成核技术。第二次高温成核层在低温成核层的基础上使得晶核的取向更加一致，减少了晶核合并时产生的位错，改善了后续外延层的晶体质量。采用二次成核技术，得到了高质量的外延材料，XRD衍射(002)半宽达到了279.1弧秒，(102)半宽达到了312.8弧秒，而没有二次成核的(002)和(102)面的XRD半宽分别315弧秒和349弧秒。　　3、研究和改进了u-GaN在蓝宝石图形衬底上的生长模式。改进后的3D-2D生长获得的高质量的u-GaN，XRD衍射(002)半宽达到了211弧秒，(102)半宽达到了219弧秒，而普通方法得到的样品的(002)和(102)面的XRD半宽分别315弧秒和349弧秒；AFM扫描腐蚀后的样品表面得知EPD(etch-pitdensity)为9.8×107cm2。采用3D-2D生长模式生长的LED芯片性能有较大改善，包括厚度和波长均匀性，反向漏电流Ir良率，特别地，亮度提高10％。而且，3D-2D生长模式具有很大的温度窗口。　　4、设计一层n-GaN的低温δ掺杂层结构。结果，LED(10mil×23mil)在4000V下ESD良率大于90％。　　5、研究了三种生长MQWs的工艺，其中采用TMGa生长掺杂垒的方法能使LED的发光效率提高约7％。　　6、研究p-GaN的生长，优化生长条件，在温度为990℃，压力为500mbar，Ga/Mg摩尔比为8.8和Ⅴ/Ⅲ为12000的条件下，取得较好的p-GaN外延材料：空穴浓度达到3.73×1017cm-3，电阻率约为6Ω·cm(厚度1um)。