根据国家自然科学基金委员会《资助项目计划书》的研究内容要求，本项目组从创建适用于大功率LED制造过程的多尺度多物理场耦合建模方法和理论出发，通过对LED制造过程中关键工艺（如外延生长，封装过程中掺荧光粉硅胶的流变和固化，器件快速可靠性评估等）的剖析，利用精确建模仿真研究不同尺度下多物理量(如变形、应力、流体、温度、光等)共同作用对LED制造缺陷的形成、扩展与器件性能的影响机理，定量分析制造过程中材料、结构和工艺因素对LED器件行为的影响机制，以及各制造工艺之间的相互关系，实现对LED制造过程的优化设计与控制。整个项目围绕“多尺度多物理场建模方法”、“MOCVD反应腔设计与外延生长”、“LED芯片设计与制造”、“LED可靠性”和“大功率LED封装与应用”中的关键技术及其技术基础，从五个方面开展了全面而深入的研究。多尺度多物理场方面，将CPMD与多物理场有限元分析软件集成，在同一个交互界面下调用CPMD和有限元软件，基本实现CPMD与有限元分析结果间的数据传递，实现在交互界面下的模拟参数修改；建立了大功率LED制造中的多尺度多物理场耦合方法与理论。在外延生长方面，通过第一性原理分子动力学CPMD对氮化镓基LED外延生长表面微观机制进行计算分析，根据理论分析结果设计了一种缓冲分布式MOCVD反应腔结构，可以得到高质量的氮化镓基外延片。在芯片设计和制造方面，基于薛定谔方程和泊松方程的自洽解，系统分析了LED芯片电流扩展的基本情况，总结出LED芯片电极设计的一些基本原则；基于蒙特卡罗光线追迹方法，分析了正装、倒装和垂直结构三种典型LED芯片的取光效率及其潜力，以及四种提高LED芯片取光效率的有效途径。在LED可靠性方面，测试了荧光粉层热导率，揭示了温度和湿度对荧光粉层衰减的影响规律；提出了一种LED高温高湿可靠性试验模型，理论结合实验分析评估了影响LED可靠性的相关因素。在LED封装方面，建立了精确的白光LED模型，实验验证了优化的荧光粉涂覆工艺，提高了LED封装模块的光效和颜色空间均匀性；基于非连续自由曲面透镜设计方法，设计了多种高效且能实现各种特殊目的的自由曲面透镜；发现了荧光粉自发热现象，并解释了其机制和提出了有效解决方案。