AlGaN基材料是直接带隙半导体,因此可用于高效紫外线（UV）发光器件和探测器。与GaN基蓝绿光发光二极管（LED）和激光二极管（LD）相比,AlGaN基UV LED的效率较低。为了实现高性能器件,需要进一步优化和改进结构和制造工艺。材料生长和器件制造方面的挑战,如难以获得高质量的AlGaN,由于较强的自补偿效应导致的Mg掺杂的AlGaN薄膜p型电导率较低,由于全反射效应而导致器件光子提取效率较低等都是世界上研究者们关注的热点问题。本研究由5部分组成:（1）第一章是关于AlGaN基UV-LED、氮化物极性调控的背景介绍。（2）第二章讲述了本工作中使用的设备和装置,以及实验材料的说明。（3）第三章讨论了利用纳米镍/金纳米多孔结构（NM）作为UV-LED的p型电极来提高光子提取效率（LEE）的问题。基于AlGaN UV-LED LEE较低（通常低于10%）,这是由于p-GaN接触层和p型电极的光吸收造成的。为了克服这个问题,本研究中采用Ni/Au NM作为p型接触电极替换传统的平面Ni/Au p型电极,增强了从UV-LEDs顶部光子提取的效率。沉积有Ni/Au NM结构的蓝宝石基板的透光率超过75%,而传统的平面Ni/Au薄膜则完全阻挡了光线。通过适当的热退火,实现了p-GaN和Ni/Au NMs之间的欧姆特性接触,接触电阻率达到0.90Ωcm~2。与Ni/Au NMs结合的UV-LED比平面Ni/Au电极的UV-LED表现出更高的输出功率,这是因为通过金属网络结构增强了光的传输。最后,模拟结果表明与实验数据有很好的一致性,说明Ni/Au NMs可以作为开发高效紫外光电子器件的潜在候选者。（4）第四章讲述了热退火和化学钝化处理对平面和纳米结构UV-LED的光学和电学性能的影响。对于平面UV-LED,在10 m A的电流水平下,经过氢氧化钾（KOH）处理和热退火后,LED的电致发光（EL）强度分别比处理前的LED提高了48%和81%。表面处理后,非辐射复合中心的密度没有变化,表面形态也没有明显变化。此外,通过纳米球光刻和反应离子刻蚀法制造了不同极性纳米结构的紫外多量子阱（UV-MQWs）。经KOH刻蚀和快速热退火处理后,III极性纳米柱的发光强度最大提高2.4倍,但N极性纳米柱的发光强度没有明显改善。III-极性纳米柱和N-极性纳米柱MQWs光学行为的差异源于N-极性表面的载流子局域化效应。通过阴极发光图谱发现,In GaN量子阱中铟的成分不均匀,导致N极性样品的发光特性对缺陷不敏感。因此,即使经过后加工表面处理,穿透位错或点缺陷等非辐射复合中心也不太可能影响氮极性MQW的光学性能。（5）在第五章中,我们着重讨论了氮化物的极性调控以及在LED及电子器件中的应用。我们首先讨论了通过形成纳米结构改善LED器件的光提取的方法。利用MOCVD技术在图案化的Al N缓冲层上生长了横向极性结构（LPS）AlGaN/GaN MQWs。通过对LPS的湿化学蚀刻,实现了无等离子体损伤的纳米结构。此外,基于LPS独特的电学特性,利用高n型电导率N-极性改善欧姆接触,利用电阻率相对较高的Ga-极性GaN形成肖特基接触,从而制造了横向极性结构肖特基二极管（SBD）。与传统SBD相比,基于LPS上制造的SBD既增加了正向电流,又提升了器件正向/反向抑制比。在表面进行氧化物钝化后,SBD的反向电流降低了2个数量级,证明LPS表面态被大量抑制。LPS在SBD设计中,为制备无刻意掺杂的横向n+/n-器件提供了一种新的思路。