随着市场对显示和照明技术的新需求,发光二极管（light emitting diodes,LED）应运而生。近几十年来,LED已经取代了传统的白炽灯成为了新的照明光源。随着可见光波段LED技术的成熟,研究人员将注意力转向波长更短的LED器件,如紫外LED。紫外发光二极管在杀菌消毒、日盲探测和生物医疗等方面有着广泛地应用前景。目前,全世界各国都在为抗击新冠疫情工作不断地努力,专家指出紫外灯可以破坏病毒的结构,达到更好的杀菌效果。然而,深紫外LED（deep ultraviolet LED,DUV LED）的发光效率较低一直是困扰科研人员的一大难题。目前,导致深紫外LED内量子效率较低的因素有很多,例如AlGaN材料中受主杂质Mg的电离能较高,并且电子阻挡层（electron blocking layer,EBL）对空穴输运会产生一定的阻碍作用,从而导致有源区中空穴的注入效率偏低;另外,电子的迁移率较大使得一部分的电子溢出有源区,也导致了器件发光功率较差;此外,载流子在有源区内不均匀分布也进一步导致内量子效率（internal quantum efficiency,IQE）偏低。针对上述问题,本文对P型空穴注入层、EBL和有源区等结构提出了新的设计,并从器件物理的角度深度分析了载流子的输运,这也为解决AlGaN基DUV LED的发光效率较低的问题以及后续的创新性研究奠定了理论基础。本文系统地研究了空穴的输运机制,针对AlGaN基DUV LED空穴注入效率问题,本文对有源区中的量子阱和量子垒进行设计研究,并提出利用极化效应来改善载流子的注入效率以及空穴在有源区的分布。首先,通过实验测试与仿真设计相结合的方式研究DUV LED器件中的EBL与有源区量子垒之间的载流子输运机制,本文提出了适当提高AlGaN量子垒中Al组分的LED设计结构。通过分析不同量子垒Al组分的DUV LED器件,本文发现拥有较高Al组分的AlGaN量子垒可以有效地缓解量子垒和电子阻挡层之间的极化水平,进而缓解电子阻挡层中的空穴耗尽效应,电子阻挡层对空穴输运的阻碍作用也会相应减小。同时,较高Al组分的AlGaN量子垒与量子阱之间的能带会更加弯曲,量子垒可以更好限制量子阱中的电子,减少电子溢出,提高了电子和空穴的注入效率,进而改善了LED器件的发光功率。其次,本课题通过仿真设计探究提出了利用极化电场给空穴加速的结构设计。在不同AlGaN量子垒Al组分的研究工作中发现有源区中空穴分布不均匀的问题,针对该问题,本文指出可以适当增加有源区中量子阱的厚度,利用有源区的极化电场给空穴提供能量,提高空穴的平均自由程,进而促进空穴在有源区中的输运,改善有源区中空穴的分布。此外,量子阱厚度增加也可以减少有源区中电子的泄露。