作为第三代半导体的代表,Ⅲ族氮化物（GaN,AlN,InN及其合金）具有较宽的带隙并可以从0.7eV连续可调至6.2eV,且它们都是直接带隙半导体,是制备光电子器件的重要材料之一,受到学术界和工业界的广泛关注。其中,铝镓氮（AlGaN）基深紫外发光二极管（DUVLED）具有体积小、寿命长、节能、环保等优点,是替代以汞灯为代表的传统紫外光源的重要光源,并在紫外固化,消毒杀菌,保密通信,医疗光疗等领域扮演着重要的应用角色。但是目前AlGaN基DUVLED的电光转换效率还比较低,主要限制因素是较低的光提取效率（LEE）。针对于此,本论文围绕AlGaN基DUV LED的发光光场调控,通过理论数值模拟和器件制备实验,深入研究了器件几何设计和光学微纳结构对取光效率的影响,取得了系列成果,具体如下:（1）首先,利用时域有限差分（FDTD）法从理论上研究了 AlGaN基DUV LED器件台面的几何设计对LEE的影响,具体包括台面尺寸和侧壁倾角。仿真结果表明,当LED台面尺寸从传统300 μm减小到20 μm时,横磁（TM）偏振光的背面LEE不断提高。这主要是因为较小的LED尺寸可以减小光子传输到侧壁的距离,从而降低了 p-GaN对光子的吸收以及散射作用,增加光子从侧壁逃逸的几率;当台面尺寸一定时,倾斜侧壁LED的LEE 比垂直侧壁LED的LEE要高,并且最优的侧壁倾角为30°～55°。当台面尺寸减小时,倾斜侧壁对LEE的提高作用愈加明显。（2）其次,基于上述理论结果,实验上制备了 20 μm和40 μm两组不同尺寸的AlGaN基DUV LED,并通过采用不同的掩膜材料形成不同的侧壁倾角。电致发光谱（EL）和光输出功率（LOP）测试表明小尺寸LED的输出光功率密度增加,且在大电流下具有更小的效率下降（droop）。这主要是因为小尺寸LED的横向扩散电阻小,具有更均匀的电流注入。且小尺寸LED具有更大的比表面积,LEE更高,也具有更好的散热性能。相比于垂直侧壁LED,20 μm和40μm倾斜侧壁LED的LEE分别提高19%和11%,该实验结果与FDTD计算结果一致。（3）更进一步,探索了利用超构透镜在LED中进行有效光场调控的应用研究。将AlN超构透镜集成于AlGaN基DUV LED的蓝宝石衬底背面不仅可以破坏蓝宝石与空气界面的全反射条件,增强对光子的散射作用,从而提高LEE,还可以改善LED出射光场分布,具有一定的光束准直作用。其次,基于同样的原理,设计并制备了 6 mm×6mm硅基超构透镜,数值孔径为0.86,并实现了超构透镜与红外焦平面阵列探测器的一体化集成,获得了较好的成像效果,有望实现商业化应用。