氮化物是第三代半导体材料中最引入瞩目的材料,GaN基蓝光LED技术的进步和发展引发了照明产业的革命。相比于蓝光LED,深紫外LED有着更加广泛的应用领域,除了传统的照明领域,其还可在消毒杀菌、紫外固化、保密通讯、农业及医疗领域得到广泛的应用。由于紫外固态光源具有体积小、能效高、坚固耐用、环保、电压低、寿命长等突出优点,其取代传统汞灯已经是大势所趋,尤其是在固态照明和消毒杀菌这些应用驱动的引领下,这些细分的领域都将成为百亿级的市场。相比于蓝光LED,深紫外LED器件仍存在大量需要攻克的技术难题,其主要技术瓶颈包括:首先,深紫外LED所需的AlN和AlGaN材料与衬底间有相比GaN材料更大的晶格失配和热失配,这些失配造成的大量缺陷会制约器件的实现;其次,由于p型掺杂的Mg的激活随Al组分的增加而难度增大,低空穴浓度和低迁移率严重影响器件的光电特性;另外,接触电阻和接触层的光学吸收率、p-AlGaN的高面电阻也会影响器件效率。本文针对AlN材料与衬底之间的晶格失配和热失配问题以及高质量AlGaN材料制备困难的问题,利用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)的方法,通过研究AlN脉冲法、脉冲加连续的方法、插入退火层的方法以及迁移率增强外延(MEE)等外延方法进行材料的外延生长。对外延材料运用高分辨率X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、拉曼测试仪等表征方法进行了表征分析。为了降低AlN基板中的位错密度,采用脉冲法以及脉冲加连续的方法进行了材料得外延生长,通过研究发现脉冲次数、薄膜厚度以及生长过程中的氨气的流量等方法有效的降低了薄膜中的位错密度,表面形貌也得到了改善,使得AlN基板的表面粗糙度也得到了降低。为后续AlGaN层的生长奠定了基础。后续又运用插入退火层和迁移率增强的方法外延生长了AlN层,对于薄膜中的位错密度和表面形貌也得到了改善。在表征的位错密度少以及表面平坦的AlN基板进行后续生长AlGaN层,发现在通过改变工艺生长的质量较好的AlN基板上的AlGaN材料表面形貌比较好。相比于蓝光LED,深紫外LED器件仍存在大量需要攻克的技术难题,其主要技术瓶颈包括:首先,深紫外LED所需的AlN和AlGaN材料与衬底间有相比GaN材料更大的晶格失配和热失配,这些失配造成的大量缺陷会制约器件的实现;其次,由于p型掺杂的Mg的激活随Al组分的增加而难度增大,低空穴浓度和低迁移率严重影响器件的光电特性;另外,接触电阻和接触层的光学吸收率、p-AlGaN的高面电阻也会影响器件效率。针对上述深紫外LED器件面临的技术瓶颈,从材料质量,掺杂、量子效率、取光效率等方面还需要进一步开展研究,可以研究的主要内容包括:高性能n型及p型AlGaN掺杂研究。针对P型δ掺杂、超晶格结构掺杂、组分渐变极化掺杂等掺杂技术;高量子效率外延结构设计与生长技术;高效光提取技术等。