AlGaN基深紫外发光二极管（LED）相较于传统的紫外光源,具有环保、尺寸小、寿命长以及发光波长可调节等优点。因此,AlGaN基深紫外LED在空气和水的净化、生物医学检测、固态照明等领域具有巨大的发展潜力以及广阔的市场前景。然而,AlGaN基深紫外LED目前仍然存在外量子效率偏低、有源区载流子限制能力较差、p型掺杂困难、制备工艺复杂等问题,这使得基于AlGaN基深紫外发光器件的发展陷入了瓶颈。为了提高AlGaN基深紫外LED器件的发光效率,科研人员通过改良器件结构对器件性能进行优化。目前,研究人员制备的AlGaN基紫外LED大多为金属极性,而相关报道指出在氮极性器件中,其相对于金属极性器件相反的极化电场更有利于载流子注入到有源区内并且具有更强的载流子限制能力。本论文基于课题组原有的实验基础,对AlGaN基深紫外LED进行了模拟研究。首先,本文的参考结构的p型层由电子阻挡层（EBL）和空穴注入层（HIL）构成,并采用了组分渐变p-AlGaN结构作为对比结构,旨在同时代替EBL和HIL结构。此外,在组分渐变p-AlGaN结构的基础上采用三种超晶格结构及隧穿结结构对器件的光电特性进行了进一步优化。论文主要内容如下:1、首先,本文对AlGaN基紫外LED的研究进展与研究瓶颈进行了概述,分析了制约AlGaN基紫外LED发展的主要因素并提出了相对应的解决方法。接下来,我们介绍了III族氮化物的极化特性,在此基础上,我们简述了氮极性III族氮化物发光器件相较于金属极性发光器件的优势,分析了氮极性AlGaN基紫外LED器件制备的可行性。2、接下来本文简述了模拟实验采用的APSYS软件,逐一介绍了APSYS软件主要包含的物理模型及基本方程。此外,概述了APSYS软件使用的主要流程。最后,对模拟所需的氮极性深紫外LED结构进行了模型构建,并确定了模拟中的主要器件参数。3、通过APSYS软件对具有组分渐变p-AlxGa1-xN（x=0.65–0.75）结构的氮极性AlGaN基深紫外LED器件的光电特性进行了研究。结果表明,组分渐变p-AlGaN结构的价带平滑且导带升高,有利于空穴注入至量子阱内并且可以有效的阻止电子溢出有源区。因此,渐变的p-AlGaN结构可以同时作为电子阻挡层和空穴注入层。与使用电子阻挡层和空穴注入层的传统深紫外LED结构相比,使用组分渐变p-AlGaN结构的深紫外LED的有源区在高电流密度下具有较强的电子束缚能力和空穴注入效率,同时其内量子效率峰值较高且内量子效率下降效应更弱。4、在此基础上,本论文分别采用了超晶格结构和隧穿结结构对氮极性AlGaN基深紫外LED器件进行了进一步的优化。结果表明,采用超晶格结构的LED器件的有源区对电子具有更强的限制能力且提升了空穴的注入效率。同时,超晶格结构的引入可以降低器件的开启电压以及工作电阻,提升了器件在大电流密度下的工作效率。采用隧穿结结构的氮极性AlGaN基深紫外LED器件有源区内载流子浓度分布更加均匀并且具有更好的发光均匀性。这种结构在提高整个器件辐射复合率的基础上有效地抑制了器件内部的非辐射复合,使其具有更高的峰值内量子效率和更低的效率下降。此外,该结构具有更低的器件电阻以及更小的阈值电压。