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近些年,伴随高亮度蓝光发光二极管的研究不断走向成熟,研究学者们逐渐将研究的重点向高Al组份的AlGaN基深紫外发光二极管转移。AlGaN基深紫外LED(light emitting diode)在杀菌消毒、生化探测、安全通讯,紫外固化、白光固态照明,能源以及军事探测等领域都有广阔的应用前景。目前外延生长高Al组份AlGaN基深紫外LED仍然十分困难,导致其发光效率非常低。不仅如此,随着工作电流的增加,其输出效率也会急速降低,这些都限制了其大规模的应用。因此,提高AlGaN基深紫外LED的发光性能、获得高效的深紫外LED极其重要。本论文首先简要叙述了AlGaN基深紫外LED研究背景与发展概况,器件的工作原理和相关物理特性以及Crosslight公司的半导体器件仿真软件APSYS。然后,详细介绍了利用APSYS软件自带的模型对AlGaN基深紫外LED量子阱结构和P型区电子阻挡层的设计和优化,提出了两类新型器件结构,并分别对两种结构的AlGaN基深紫外LED的光电特性进行了模拟研究:(1)分别对两层和三层阶梯型(staggered)量子阱的AlGaN基深紫外LED结构进行了仿真。通过对发光性能、能带结构、载流子分布以及辐射复合效率等特性进行分析,得出staggered量子阱的采用一方面增加了电子和空穴的波函数重叠率,另一方面使得有源区电子和空穴的浓度增加,辐射复合增强,极大地改善了器件中普遍存在的效率陡降问题,提升了发光效率,模拟结果证明三层staggered量子阱结构的发光性能更优于两层。(2)研究了三种新型的三角形电子阻挡层(组分递增型、倒V型和V型)取代传统的AlGaN电子阻挡层对AlGaN基深紫外LED发光性能的影响。通过深入分析三角形电子阻挡层(EBL,electron blocking layer)提高发光效率的不同物理机理得出,组分递增型和倒V型的三角形EBL主要是通过改善最后一个势垒与EBL之间的晶格匹配来减少界面处的极化电场;最后一种V型的三角形EBL层物理机理不同于前两种,一方面主要是因为EBL中组分渐变形成的势阱对能带的拉伸,缓解了最后一个量子势垒与EBL界面处的能带弯曲,使得电子和空穴的有效势垒高度都相应的提高和降低了,另一方面,EBL的势阱中发生了较强的空穴聚集效应。三角形电子阻挡层的采用增强了对电子的限制作用、提高了空穴注入效率,因此提升了发光效率,降低了效率陡降现象。