AlGaN材料是一种直接带隙第三代宽禁带半导体材料，其禁带宽度可通过改变AlGaN材料中Al元素的掺入量从3.4eV到6.2eV连续可调，是当前制备深紫外发光二极管(LED)的最佳候选材料。然而，AlGaN材料异质外延生长过程中存在显著的晶格失配，且材料发光存在的光学偏振各向异性，限制了深紫外LED内量子效率和光提取效率的进一步提高，器件性能的进一步改善面临诸多物理问题。因此，如何实现高效的缺陷管理和偏振调控，是提高深紫外LED器件光电性能的重要研究内容。本文研究中，围绕AlGaN材料存在的光学偏振各向异性这一中心问题，从材料外延生长、有源区应变调控、芯片表面结构化以及高效紫外封装等方面开展了一系列研究工作，以提高深紫外LED器件的光电性能为目标，并取得了如下创造性成果：
　　1.通过金字塔型图形化蓝宝石衬底(PSS)和纳米图形化AlN模板进行AlGaN材料横向外延生长研究。采用特殊的三步生长解决了Al原子粘滞系数大、横向外延效率较低的问题。通过透射电镜揭示了AlN薄膜横向外延特殊的二次愈合过程，并建立模型分析了穿透位错的产生和湮灭机理。实现了穿透位错密度小于3×108cm-2的AlN外延薄膜，有助于提升深紫外LED的内量子效率。在纳米图形化AlN模板上采用类同质外延的方法有效控制外延应力，获得了表面无裂纹的晶体质量较好的AlN和Al0.56Ga0.44N外延薄膜。此外，横向外延材料愈合过程中在界面处产生的空隙可以抑制芯片内全反射，有助于提高深紫外LED中的光提取效率。
　　2.MOCVD外延生长应变异质结对AlGaN薄膜进行了应力调控，基于AlGaN材料能带的应变调控理论，研究了AlGaN材料应力与光学偏振各向异性的联系。通过分析TE和TM两种偏振模式的光子能量观测到AlGaN材料价带子能带在应变调控下的重整现象。研究表明面内压应力能够促使AlGaN材料的重空穴带(HH)上移，晶体场劈裂空穴带(CH)下移，将光学偏振度从张应力状态下的-0.69提升到压应力下的-0.24，即提高了TE模式发光的比例，有利于增强以AlGaN材料为有源区的深紫外LED的光提取效率。
　　3.设计制备了应变AlGaN量子阱作为深紫外LED有源区。结合变温PL和偏振PL测试，提出了一种表征外延结构光提取效率的方法。研究表明压应变AlGaN量子阱偏振度明显提高，对于压应力最大为-0.96%的应变量子阱光提取效率提升40%。此外，进一步在量子阱表面进行了结构化设计，制备了均匀的微纳图形阵列以实现对紫外光的散射。通过应变调控提高光学偏振度和表面结构化散射的作用实现光提取效率的提高，将AlGaN量子阱PL强度提升近2倍。
　　4.采用在紫外波段具有高透过率的氟树脂，结合表面结构化的思路，制备纳米图形氟树脂薄膜用于深紫外LED芯片进行封装，使芯片正面和侧壁同时实现表面结构化，抑制全反射从而提高光提取效率。对光功率进行偏振分解，发现该封装方式将深紫外LED发光中的TE和TM两种偏振模式光功率分别提高了20.5%和21.8%。该封装方式对于提升以TM偏振模式为主导的深紫外LED的光提取效率具有重要意义。