高Al组分AlGaN材料是制备短波长半导体发光和探测器件不可替代的材料体系，无论在民用和军用方面都有重大需求。基于非平衡条件下外延生长动力学和缺陷、应力控制研究，在蓝宝石衬底上制备出高质量的AlN和高Al组分AlGaN外延薄膜，AlN外延层XRD（002）和（102）摇摆曲线FWHM分别降至79和206 arcsec，并且在AlN中实现了激子—光子耦合；设计了掺杂应变量子结构，掌握了原子层数可控的多量子阱结构外延生长方法，实现了发光波长280 nm、内量子效率高达73.9%的深紫外发光，已达国际先进水平；创新提出采用超薄应变GaN/AlN超晶格实和利用表面等离子激元量子能量转换调控深紫外LED出射光场，提高了出光效率；创新开发表面杂质工程并设计Mg掺杂的多维超晶格结构，实现了高Al组分AlGaN的Mg高效掺杂，空穴浓度达3.5×1018 cm-3的p型Al0.55Ga0.45N材料，为目前国际上公开报道的最好指标之一。研制出高稳定性、高发光效率的深紫外LED，波长280 nm深紫外LED小芯片（15mil）在100mA注入电流下光输出功率达32 mW，大芯片（45 mil）在1000 mA注入电流下，光输出功率高达176 mW，已达国际最好水平。