Galliumnitrid (GaN)-basierte LEDs haben sich durch hohe Energieeffizienzen, Helligkeiten sowie lange Lebensdauer in der Beleuchtungsindustrie etabliert. Mit der Weiterentwicklung der State-of-the-art lichtemittierenden Leuchtdioden (LEDs) sollen neue Anwendungsbereiche abseits der Festkörper-Beleuchtung erschlossen werden. Zum einen rücken ultraviolette (UV)-C LEDs auf Basis von Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) aufgrund der desinfizierenden Wirkung in den Fokus der Forschung und Industrie. Allerdings zeigen AlGaN-basierte UV-C LEDs in Standardgeometrie bisher noch eine schlechte laterale Stromverteilung und damit eine limitierte Lichtauskopplung, was die Effizienz dieser LEDs erheblich senkt. Zum anderen ist die Miniaturisierung hin zu Mikro LEDs (µLEDs) ein weiterer wichtiger Entwicklungsschritt für die nächste Generation von GaN-basierten LEDs. Eine Variante der µLEDs sind Nanodraht Strukturen, welche eine hohe Helligkeit bei kleinem Fußabdruck und schnelle Schaltzeiten aufweisen, was sie für einen Einsatz in der Displayindustrie oder Datenübertragung interessant machen. Die komplexe Struktur führt jedoch zu inhomogenem Leuchtverhalten und erhöhten Ladungsträgerverlusten, was wiederum auch die Effizienz dieser LED Struktur verringert. Es wird deutlich, dass die hier erwähnten Weiterentwicklungen zwar großes Potenzial für neue Anwendungen von III-Nitrid basierten LEDs bieten, jedoch die Effizienz im Vergleich zu State-of-the-art LEDs begrenzt ist.

Das Ziel der Arbeit war die Entwicklung optoelektronischer Messmethoden, welche das Leuchtverhalten und die Effizienz von III-Nitrid basierten LEDs ortsaufgelöst untersuchen können. Eine Analyse der Bauelemente mit hoher Auflösung hilft dabei die Ursachen für die Limitierung der Effizienz von UV-C und µLEDs besser zu verstehen, um auf Basis dieses Verständnisses eine Weiterentwicklung zu ermöglichen. Zur Optimierung der Effizienz einer UV-C LED in Standardgeometrie wurde Graphen als transparente Kontaktschicht implementiert. Durch die Abbildung der Lumineszenz der Oberfläche der UV-C-LED im 2D Raum, konnte eine Emissionsfläche von 1mm2 nachgewiesen werden. Die ortsaufgelöste Analyse von Nanodraht LEDs gestaltet sich aufgrund der 3D Struktur um einiges komplexer. Deswegen wurde durch die Kombination von µ-PL und konfokaler Mikroskopie ein Messverfahren entwickelt, welches eine 3D Abbildung der Nanodrähte aufnehmen kann. Damit konnte die rote und grüne Lumineszenz der Nanodrahtspitze und die blaue Lumineszenz den Seitenfacetten zugeordnet werden. Des Weiteren konnten Tunnelverluste bei niedrigen Injektionsbedingungen auf den Seitenfacetten nachgewiesen werden. Zusätzlich konnte auf den Seitenfacetten eine Ladungsträgerlebensdauer im ps nachgewiesen werden, was das Potenzial von Nanodrahtstrukturen als Hochfrequenz-LED bestätigt.