因为Ⅲ族氮化物半导体有着其独特的物理化学特性,越来越受到科研人员广泛的关注,特别是因为其具备直接带隙、抗高压特性、电子飘逸速率高和可在较极端条高温件下工作的出色属性,也得到了光电照明市场的青睐。这些材料中最具有代表性的就是第三代半导体GaN,相比于第一代半导体材料Si、Ge与第二代半导体材料GaAs,其更具有光电转换优势。但是对于外延工艺和器件结构已经相对比较成熟的GaN基蓝绿光LED而言,紫外LED仍然具有许多暂时未解决的问题,例如紫外LED的发光效率和高Al组分外延结晶质量问题,这些问题是制约紫外LED代替传统紫外光源和打开庞大消费市场的主要因素。所以针对紫外LED的上述问题,本文将会主要探究GaN基LED器件的量子阱载流子复合效率低的现象,拟通过PL测试、EL测试、HRXRD测试、AFM测试以及拉曼测试等表征手段来检测实验样品的性能。通过上述表征手段来计算光电器件的应力类型、位错密度、能带宽度,这些数据将结合能带理论与应力理论来解释载流子复合效率变化的原因。基于上述思路,本论文的主要实验内容如下:第一组实验用于研究LED器件中空穴注入量子阱效率与量子阱垒层Al组分之间的关系,主要设置三组垒层Al组分试验样品。经过上述测试手段之后,量子阱垒层Al组分为8%的实验组的各方面数据较为均衡,其表面更加平滑、内部应力较少且位错密度最低,特别是在发光效率和亮度方面,LOP可达69.5m W。此器件的量子阱中的辐射复合效率较高,这是由于此组样品垒层Al组分适中,更接近P层超晶格层和量子阱前超晶格的Al组分,且在此浓度下的Al元素并未引起过多晶格失配,因此反而可以缓解晶格失配所造成的应力,使得器件的结晶质量较好。但由于第一组实验的波长在370nm以上,所以开始第二组实验来降低波长。第二组实验是为了使发光波长稳定在370nm以下,在基础工艺的前提下,垒层Al组分为第一组实验所选的8%,考虑到势阱和势垒的晶格失配问题,将势阱中的Al组分分为三组。最终经过管芯EL测试,在保证光输出功率的前提下,选择发光波长稳定在365nm左右,Al掺入量为3.5%的样品。但由于此样品的工作电压在4V以上,因此需要降低等效电阻。第三组实验的目的是为了降低正向电压,所以在继承前两组的择优参数的基础工艺上,以调整势阱厚度的方式来改变工作电压,将势阱厚度依次设定三组。最终经过管芯EL测试,挑选出工作电压在4V以下的样品。但是还需要将三组实验的最优参数进行综合稳定性实验。第四组实验为综合稳定性实验实验,将前三个实验中最优参数进行外延生长,通过六个批次的外延生长,通过管芯EL测试分析整体稳定性,最终达到了预期效果。通过本次设计实验,在量子阱结构的空穴注入浓度和其电子泄漏的问题上得到了一定改善,使得LED器件的发光效率得到了有效的提高,进而抑制了LED量子效应下降的问题,在解决紫外LED发光效率的问题上给出了一定的方向。