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紫外LED具有高耐用性、低能量损耗、体积小、无危险材料、性能优异等诸多优点，使得该技术成为各个领域和行业极具吸引力的选择方案。紫外线的光谱范围为100nm至400nm，相比可见光具有更短的波长，当发光波长减小到365nm时，需要禁带宽度大于3.4eV的直接带隙半导体材料作为器件的基础材料。在目前的宽禁带半导体材料中，AlGaN是实现该波段光源的理想材料，其发光波长可以覆盖210nm至365nm的紫外光。因此，AlGaN基紫外LED成为了最为理想的紫外光源器件。然而目前AlGaN基紫外LED的发光功率和效率还远不能令人们满意，其主要原因在于外延生长的AlGaN晶体质量较低，其中大量缺陷和位错严重影响了LED器件的发光效率，并且量子阱与电子阻挡层的结构设计也存在缺陷，从而导致电子泄露、空穴注入不足、载流子分布不均匀等现象，降低了有源区的辐射复合效率。这些诸多难点导致紫外LED的发光效率和功率普遍较低，很难投入实际应用。本文针对以上问题，对紫外LED的外延结构进行了优化设计，通过理论结合实验的研究，有效的提高了紫外LED的发光效率，具体取得了如下具有创新意义的研究成果: (1)研究对比了采用普通EBL结构与经过特殊设计的EBL结构对深紫外LED发光性能的影响。理论模拟结果显示，相比于采用固定Al组分的普通EBL结构，引入Al组分递减的组分渐变EBL结构能有效的提高紫外LED的内量子效率及光输出功率。原因在于这种EBL结构能降低EBL与量子阱区域的极化电场，并减轻EBL/p-GaN界面处的能带弯曲，从而降低了电子泄露，空穴注入效率也得到提高，因此改善了LED的辐射复合效率。 (2)研究了在量子阱与EBL之间引入一层Al组分高于EBL的未掺杂AlGaN插入层对365nm近紫外LED发光性能的影响。实验结果显示，虽然引入插入层后的结构晶体质量略有下降，但其漏电流明显减少，发光亮度得到改善。同时通过理论计算探究了改善的原因，结果显示AlGaN插入层的引入能有效提高EBL的电子势垒高度，提高了EBL对电子的阻挡效果，减少了电子泄露和随之产生的效率下降问题，从而提高LED的内量子效率和光输出功率。