GaN作为第三代宽禁带半导体材料,由于其禁带宽度可调,性质稳定等优点,可以满足现代微电子技术对高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件的新要求,被广泛应用在光电、功率器件等领域,尤其是在LED照明、显示领域,GaN占据着主导地位。尽管近些年GaN LED材料以及器件发展的相当成熟,但是从集成和传感应用的角度来看,GaN LED仍存在发光效率较低、发光方向不可控等问题,制约了GaN LED的进一步更广泛应用。基于此本论文主要研究了GaN LED的结构尺寸对发光性能的影响,辐射方向的控制,以及高质量谐振腔LED的设计制备等内容,主要包含以下三个方面:1.通过微纳加工工艺设计并制备了不同半径的圆盘和圆环器件,并进行了变功率电致发光光谱对比研究,发现内环发光器件,尺寸变小,峰值中心发生蓝移、半高宽变窄、发光效率增加;外环发光器件,尺寸变小,峰值中心发生红移、半高宽变宽。研究结果表明小尺寸的LED具有更好的发光效率,不同结构的LED变化后光谱移动可能与器件的应力释放导致量子限制斯塔克效应有关,该研究对控制LED的发光波长调控具有借鉴意义。为进一步提高微腔的发光效率,利用FIB对圆盘LED器件侧壁光滑修饰,发现修饰后器件的光电性能都有所下降,原因在于镓离子的物理刻蚀,造成了器件发光性能的损失。2.为了使LED器件获得方向性的光输出,设计并制备了奔驰状车轮加狭缝的LED器件,对半径150μm车轮器件引入了狭缝设计破坏其旋转对称结构,实验结果表明引入狭缝的器件发光半高宽变窄,峰值中心红移,角分辨的电致发光的测试显示该器件具有方向性辐射的效果,并进行了COMSOL仿真验证,与实验基本吻合,基本实现了LED光的辐射方向调控。为了进一步提高发光效率,对器件进行悬空,发现悬空后器件发光强度提升,发光半高宽变窄,但是伏安特性不如悬空前,这是由于悬空时腐蚀液体对电极材料造成了损伤。该器件的设计是对3D LED发光器件的一种探索尝试,可应用于LED器件发光的增强聚焦,对于制备高密度光电集成器件具有重要意义。3.为了获得更高质量的光谱质量,设计并制备了波导型的谐振腔LED（RCLED）器件,测试了双波导RCLED器件并与传统LED对比,发现光谱中出现两个较强的谐振峰,其发光强度强于传统LED,峰值中心以及半高宽随电流的变化量更小,说明RCLED的发光更加稳定,接着测试了单波导RCLED器件,光谱在417nm处有很强的发光峰,自发发射峰的最小线宽为2.5 nm,最终获得了高质量窄线宽的发光谱线。该研究对于RCLED的研究具有重要的参考意义。