Al Ga N基深紫外发光二极管(DUV LED)拥有环保、安全、高效和低功耗等特点,在众多领域均具有独特的优势,包括杀菌消毒、水和空气的净化、食品安全、医学治疗和紫外通信等。另外,由于紫外线可以破坏细菌的基因链,使其无法复制再生,同时在杀菌过程中不受温度等外界条件的影响,因此在杀菌消毒领域起到了重要作用。近年来,III族氮化物LED得到广泛关注和探索。而且,Ga N基蓝光LED的技术发展变得越来越成熟。但相比之下,DUV LED的光输出功率和量子效率却仍偏低,且存在明显的量子效率衰退现象。诸多因素引发上述器件问题,例如:有源区中的量子限制斯塔克效应(QCSE)。具体是指,量子阱与量子垒材料的晶格常数不同引起层界面处极化电荷的产生,电荷相互作用以形成极化电场,导致严重的能带弯曲,电子-空穴空间分离,最终削弱电子-空穴辐射复合发光的几率。除此之外,晶体质量存在缺陷导致载流子的非辐射复合,以及载流子注入有源区的效率偏低,有源区中载流子的不均匀分布等现象亦会影响器件的光电性能。于是,研究人员通过对器件结构中的电子注入层,空穴注入层,多量子阱结构,p-型电子阻挡层的设计和改良来改善上述问题。这些创新结构的提出为增强器件的发光性能提供了理论基础和重要思路。在本文中,具体通过提高载流子注入来改善III族氮化物LED的光学特性。对电子注入源层和空穴注入源层进行设计研究,进一步深入地讨论对载流子注入效率方面的影响。由于电子具有迁移率较高,有效质量较小的物理性质,因此注入到有源区中的电子很容易溢出。我们首先提出了改变Al Ga N基DUV LED的电子注入源层中的Si掺杂浓度,进而讨论其对于电场的影响。电场在电子进入有源区之前对其做更多的负功,增强电子减速效应,因此提高多量子阱局限电子的能力和电子浓度分布,缓解电子泄漏问题。然而,过高的Si掺杂浓度一定程度上会有碍于空穴输运。因此,我们对DUV LED器件的电子掺杂浓度进行具体的优化并通过理论分析研究其对载流子注入方面的影响。相较电子来说,较低的空穴迁移率和较大的空穴有效质量导致空穴注入效率偏低。同时,空穴注入效率也是影响器件光电特性的一个主要原因。在这里,我们通过调节DUV LED的空穴注入源层中的Mg掺杂浓度来调节电场,空穴在电场的作用下加速,从而提高注入到有源区中的空穴浓度。同时我们将不同Al组分的p-Al Ga N层插入到p-型电子阻挡层与p-Ga N层之间,讨论器件插入层的阶数和对应阶数下的Mg掺杂浓度。具体而言,适当地降低高阶器件中的Mg掺杂浓度会提高空穴注入效率,这是因为形成的电场会增加空穴的漂移速度,有助于更多的空穴通过p-型电子阻挡层进入至有源区,进而与电子发生辐射复合,最终提高器件的光输出功率。