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以GaN为代表的宽禁带III族氮化物在高能、高频、功率以及光电器件中有重要的应用的价值。由于晶体结构中心不对称,材料中存在着强的自极化效应。基于此,本文主要研究宽禁带III族氮化物的极化特性,以及极化效应在宽禁带III族氮化物基器件中的应用。首先,本文介绍了第一性原理计算方法和理论模型,利用CASTEP软件包基于第一性原理计算,研究了GaN和AlGaN的能带结构以及电子态密度。分析了价电子处在的能级位置。利用DOML软件包基于第一性原理计算,研究了GaN/AlN超晶格中极化效应对电子态密度以及电荷分布的影响。在极化效应的作用下,Ga原子处于价带底的3d态电子跃迁到上价带顶和导带中。在异质结的结面处,出现了正电荷和负电荷堆积现象。通过自洽求解薛定谔方程和泊松方程,研究了极化效应对AlGaN/GaN异质结中二维电子气的作用。无需杂质掺杂,利用极化诱导掺杂获得了浓度为1019cm-3量级的二维电子气。总结了不同Al组分和不同AlGaN薄膜厚度,极化诱导二维电子气浓度和分布变化的规律。深入的研究了极化诱导掺杂提高宽禁带III族氮化物掺杂效率的问题。无需杂质掺杂,沿[0001]晶向方向,线性的增加AlGaN薄膜Al的组分,获得了电子浓度达到1019cm-3量级的n型AlGaN薄膜。无需杂质掺杂,在Si衬底上制备出具有二极管电学特性的极化诱导掺杂的高Al组分AlGaN基PN结。最后运用Silvaco软件中的ATLAS半导体器件仿真器,分析了极化效应对AlGaN基紫外LED发光效率的影响。由极化效应产生的极化电场,导致能带弯曲,电子空穴波函数空间分离,溢出电流增加。对N-face AlGaN基紫外LED的光学特性和辐射光谱进行了研究,并与Ga-face AlGaN基紫外LED对比。在N-face AlGaN紫外LED中引入了阶梯结构的电子注入层。通过分析光谱、电流-输出光功率特性曲线、能带结构图以及载流子辐射复合速率,结果表明相对于Ga-face的紫外LED,N-face的紫外LED具有更好的光学性能,阶梯结构的电子注入层可以有效的降低溢出电流,提高紫外LED的发光效率。