AlGaN基紫外发光二极管(LED)在杀菌消毒、光催化净化、光固化、医学光疗、生化探测和非视距保密通信等领域有着重大的应用价值和广阔的市场前景。然而实现高效的AlGaN基紫外LED仍然面临着巨大的挑战，其中限制LED发光效率的一个重要原因是低的光提取效率。针对这一问题，本论文以实现AlGaN基紫外LED高效率发光为目的，主要开展了器件关键工艺优化和光提取效率提升方面的工作。具体研究工作如下:　　1.通过对器件工艺的优化，实现了高Al组分AlGaN材料与Ti/Al/Ti/Au电极的欧姆接触，优化后的n-Al0.59Ga0.41N的欧姆接触电阻率为9.4×10-4Ω·cm2。比较了Ni/Au与Ni/Ag/Pt两种金属体系同p-GaN的欧姆接触电阻，其中Ni/Ag/Pt与p-GaN的欧姆接触电阻率约5.15×10-4Ω·cm2，比Ni/Au低了一个数量级。在完成器件工艺优化后，1mm2紫外LED在100mA下的正向电压为5.62V。通过对紫外LED做控温、变温测试，发现温度对紫外LED的发光效率及效率droop有重要影响，改善散热能够显著提升紫外LED的光输出性能。　　2.针对限制在外延层中的波导光，提出台面侧壁增强光反射技术，即在紫外LED发光台面的侧壁上覆盖高反射率的Al基厚金属层，以调制限制在外延层中的波导光的传播方向，同时采用边长为微米级的台面微阵列设计来增加台面侧壁光反射面积。在使用FDTD Solution软件优化模型关键参数后，实验制备了台面侧壁增强光反射紫外LED器件。与使用Cr/Al/Ti/Au作为厚金的常规LED相比，使用Al/Ti/Au作为厚金的LED展示出良好的工艺兼容性，平均光输出功率提升了30.1％。100mA和500mA下，使用Al/Ti/Au作为厚金的LED的光输出功率分别为6.9mW和24.5mW，100mA老化电流下的实测80％寿命超过5000小时。采用更短边长的台面，可进一步提升LED的光提取效率和光输出功率。　　3.激光隐形切割技术为粗化衬底的侧壁、提高侧壁出光效率提供了有效的解决方案。分析了粗化位置对TE模式、TM模式的光在侧壁光提取效率的影响，首次提出了侧壁有效粗化区域的概念。根据模拟结果，TE模的有效粗化区域为衬底的整个侧壁，TM模的有效粗化区域为与衬底正面距离在L/2×tan(θc)以外的侧壁，其中L和θc分别为芯片的边长和全反射临界角。通过实验证实了在有效粗化区域内对蓝宝石侧壁充分粗化有助于最大化紫外LED的光提取效率，而在有效区域外对侧壁粗化会降低紫外LED的光提取效率。　　4.利用多次激光隐形切割技术，实现了对蓝宝石衬底的整形。FDTD模拟发现衬底整形特别有利于TM模式光的提取，并给出了最优的侧壁倾斜角。实验制备的整形LED（侧壁倾斜角～60°）在50mA下的光输出功率达到2.4mW，常规LED相比提升了13.8％。这种整形方法简单方便，且与常规流片工艺兼容，不会增加工艺步骤。　　5.基于本研究组前期纳米图形化蓝宝石衬底上AlN和AlGaN材料外延的工作，使用FDTD Solution软件研究了纳米图形蓝宝石衬底及后续AlN侧向外延形成的空气隙的复合结构的各参数对紫外LED光提取效率的影响。发现与平面蓝宝石衬底上的紫外LED相比，TM模式的光提取效率获得了163％～423％的显著提升;TE2模的光提取效率增加了46％。