Um die Beschränkung des schmalen Spektrums herkömmlicher AlGaN-basierter Leuchtdioden zu überwinden, wurde in dieser Arbeit durch das Design der aktiven Bereichsstruktur erfolgreich ein breitbandiger AlGaN-basierter LED hergestellt. Die Studie erzielte eine Spektralerweiterung durch Balance zwischen der Quantentelleuchtstoffemission und der Defektelektrolumineszenz in der p-AlGaN-Schicht. Die Experimente zeigten, dass Quantenteller mit einem entlang der c-Achse zunehmenden Aluminiumanteil eine wirksame Barriere an der p-Seite des aktiven Bereichs bilden können. Diese Barriere reduziert die Injektion von Löchern in die Quantenteller, schwächt die Strahlungsrekombination im aktiven Bereich ab und blockiert eine große Menge an Löchern in der p-Typ-Schicht, wodurch die defektbedingte Lumineszenz mit größerer spektraler Breite verstärkt und das Gesamtemissionsspektrum verbreitert wird. Die zusätzliche Einführung von Quantentellern mit hohem Aluminiumanteil trägt begrenzt zur Spektralerweiterung bei und wirkt hauptsächlich als hohe Barriere, die den Ladungsträgertransport und die Verteilung in den Multiquantentellern beeinflusst. Letztendlich zeigten die Bauelemente mit einer allmählichen Erhöhung des Aluminiumanteils entlang der c-Achse und jeweils einem einzelnen Quantenteller je Zusammensetzung optimale breitbandige Eigenschaften, wobei die Halbwertsbreite des elektrolumineszenten Spektrums etwa 41,4 nm beträgt. Darüber hinaus wurde das Bauelement mit einem Strahlkombinator kombiniert und ein UV-Lichtquellensystem demonstriert, das den Wellenlängenbereich von 260 nm bis 400 nm abdeckt, was die effektive Erweiterung des Spektralbereichs sowie die Reduzierung der Systemintegrationskomplexität bestätigt. Diese Studie legt eine solide Grundlage für die Entwicklung kompakter, spektral anpassbarer fortschrittlicher UV-Lichtquellensysteme und fördert die praktische Anwendung breitbandiger UV-Lichtquellen.

Breitspektrum; UV-Lichtquelle; AlGaN; LED; Mehrfachquantenteller