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AlGaN半导体材料作为第三代宽禁带半导体的代表,具有直接带隙宽、原子键强、热导率高、化学稳定性好(几乎不被任何酸腐蚀)以及抗辐照能力强等物理性质,在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。仰赖于直接带隙宽,通过调节合金组分,带隙可在3.4至6.2 eV的光谱响应范围内调节,有利于能带剪裁,成为工作在紫外到深紫外范围的发光二极管、激光二极管以及探测器等器件的理想材料,受到业界的广泛关注。特别是作为紫外固态光源,相比于同样工作于紫外波段的传统汞灯,AlGaN基紫外光源除了重量轻、体积小以及节能环保外,在工作效率、启动时间、使用寿命、波长单色性和稳定性方面都具有无可比拟的优点。尽管AlGaN存在诸多优势,然而AlGaN材料的Mg受主激活能大,p型掺杂困难上极大限制器件空穴注入,成为应用系统效能的瓶颈所在。围绕提高空穴注入,本文在深紫外LED结构上设计引入隧穿结,采用APSYS软件系统研究隧穿结载流子注入与A1组分、掺杂浓度和厚度的依赖关系,进一步在隧穿结p型层和n型层之间插入非掺InGaN,通过变化非掺InGaN厚度以提高隧穿空穴注入。并采用WKB方法估算隧穿概率,优化后结构的隧穿概率达到10-7量级。器件I-V曲线表明隧穿注入的机制使UVLED器件表现出更为良好的导电性,室温电致发光呈现单一发光峰,强度高于传统结构UVLED,内量子效率、光功率和辐射复合率模拟结果进一步证实注入有源区空穴浓度提升,辐射复合率大幅提升,进而提升了器件光功率。设计渐变Al组分隧穿结,利用渐变组分间带阶结合AlGaN材料先天存在的自发极化和压电极化加上调控能带倾斜,增强载流子扩散一漂移联合运动方式,有助于增强载流子在隧穿结内的迁移隧穿机率。模拟计算表明经优化组分渐变Al组分隧穿结,p+-AlGaN中Al组分自下而上由0.45线性渐变至0.70,n+-AlGaN中A1组分自下而上线性地由0.70渐变至0.45,其隧穿概率估算可达10-5量级。器件I-V曲线在开启电压以上呈现近线性关系,表明渐变Al组分隧穿结深紫外LED器件表现出更佳的电注入特性,室温电致发光峰强度高于非渐变结构深紫外LED,内量子效率、光功率和辐射复合率模拟结果进一步映证实渐变A1组分隧穿结的引入增大有源区注入的空穴浓度情况下,量子阱内辐射复合率得到提高,为高性能深紫外电光器件应用提供了新的可能。