【摘 要】
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21世纪,GaN基发光二极管（Light emitting diode,LED）的崛起毋庸置疑地改变着了人们的生活。与传统发光源相比,LED有着更小的体积,更长的使用寿命,同时还具有更高的发光效率,而且作为一种冷光源它还对环境十分友好。基于以上诸多优势,LED得到了飞速发展,有着十分光明的前景。在紫外（Ultraviolet,UV）领域,与传统的汞灯相比,固态UV-LED具有尺寸微小和节能环保等优
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21世纪,GaN基发光二极管（Light emitting diode,LED）的崛起毋庸置疑地改变着了人们的生活。与传统发光源相比,LED有着更小的体积,更长的使用寿命,同时还具有更高的发光效率,而且作为一种冷光源它还对环境十分友好。基于以上诸多优势,LED得到了飞速发展,有着十分光明的前景。在紫外（Ultraviolet,UV）领域,与传统的汞灯相比,固态UV-LED具有尺寸微小和节能环保等优点但UV-LED的发展依旧存在许多挑战,例如发光效率低、性能衰减严重等问题。此外,传统的白光LED可采用荧光粉与蓝光LED结合来实现,但如果要实现深紫外LED连续光源,目前没有相应的荧光粉可与UV-LED结合实现紫外波段的宽光谱发光。因此,单芯片的宽光谱深紫外LED的研究具有重要的研究意义和实用价值。本论文着重于AlGaN基深紫外宽光谱LED的设计与研究,主要研究内容及创新点如下:（1）提出了一种全新的UV-LED器件设计思路,即利用非对称的AlGaN量子阱组成有源区,然后基于能带排列和载流子分布与输运,通过Silvaco模拟软件研究了量子阱的结构参数、量子阱对数、量子阱的布局以及Al组分的选择对UV-LED器件性能的影响规律,进一步分析了所设计的UV-LED器件的I-V特性曲线和功率密度谱曲线,最终优化得到了具有较大半高宽的紫外AlGaN基LED。所设计的非对称AlGaN量子阱UV-LED器件开启电压为4.2 V,在6V正向电压的偏置下,发光光谱的半高宽为17nm,约为传统对称AlGaN量子阱结构UV-LED的两倍。（2）利用不同发光波长的UV-LED制备了发光波段在265-400范围的3×3阵列UV-LED连续谱光源,并基于UV-LED紫外光源开发了可用于水质COD监测的紫外光电微型传感器,传感器功耗小于3W、COD监测灵敏度高于0.1mg/L、测量周期小于3分钟,适合野外水体COD等参数的快速预警。定标后的传感器用于实际水质监测时,COD测试误差小于5%,测试灵敏度高于标准的化学方法,用于低浓度COD水体监测更具优势。
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