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AlGaN材料由于其较宽的能带,被广泛的应用于GaN基LED作为电子阻挡层（electron blocking layer,EBL）。其存在的意义是能够抑制量子阱InGaN/GaN中的电子泄露,增加电子和空穴的辐射复合效率,提高LED量子效率。南昌大学江风益教授课题组发现了合适Al浓度AlGaN EBL可以阻挡量子阱InGaN/GaN中的电子泄露,同时促进p-GaN区空穴注入到有源区,提高了GaN基LED的量子效率。深入理解AlGaN EBL与量子阱InGaN/GaN接触所形成的界面性质,以及AlGaN EBL阻挡有源区中电子泄露的物理机理,对于减少GaN基LED中的量子“droop”效应,提高LED器件性能具有重要的科学价值和实际意义。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势方法,开展了GaN基LED器件中AlGaN EBL阻挡电子泄露的物理机理的研究。主要结论归纳有:本文构建了不同厚度（n+m）AlN/GaN（0001）和不同Al浓度AlxGa1-xN/GaN（0001）（0<x≤1）超晶格模型,并运用宏观平均静电势法对其界面的能带带阶和极化电场进行计算。计算发现厚度可以调节AlN/GaN（0001）SLs的能带带阶和极化电场,为研究不同Al浓度AlxGa1-xN/GaN（0001）SLs界面性质奠定基础。计算得到不同Al浓度AlxGa1-xN/GaN（0001）SLs的VBO（x）≈-0.3378x2+0.6596x-0.0119（eV）,和CBO（x）≈0.4006 x2+0.9401x-0.0187（eV）;同时,极化电场随Al浓度增加而增强。结果证实了选择合适Al浓度AlGaN EBL,不仅可以阻挡有源区的电子泄露,还可以促进p-GaN区空穴注入到有源区,与江等人研究的合适Al浓度AlGaN EBL阻挡电子泄露的实验现象吻合。采用第一性原理赝势法,分析了不同Al浓度（10+8）AlxGa1-xN/GaN（0001）SLs的电子结构,计算发现随着Al浓度增加界面处电荷聚集增多,极化电场增强,能带带阶增加,能带弯曲更加明显。基于AlGaN EBL抑制电子泄露物理机理的研究,进一步研究了不同In组分量子阱InGaN/GaN中电子泄露的情况。结果发现In组分可以调制InyGa1-yN/GaN（0001）界面的能带带阶和极化电场,导致量子阱InGaN/GaN中不同程度的电子泄露。论文创新性地提出了“协同效应”:即GaN基LED量子阱InGaN/GaN中In组分与AlGaN EBL中Al浓度之间存在着协同的作用。该效应的提出为实验上实现高光效的LED提供了新的设计思路和理论依据。