面临愈发严峻的能源危机,世界各国纷纷采取了各种措施以实现节能减排,而光源作为能源消耗中的一个重要方面,尤其值得重视。LED具有使用寿命长、能量转换效率高、响应速度快等众多优点,极具研究价值,LED的广泛应用将能够极大的促进节能减排的实施。在LED的性能指标中,外量子效率是十分重要的一项,其又主要由两个因素来决定,即内量子效率和光提取效率。现如今内量子的效率已经得到很大的提高,可达到80%以上。这种背景下,提高LED的光提取效率则成为当务之急,而对于光提取效率的各项研究也如火如荼的开展起来。目前已经涌现出多种对光提取效率进行提高的方法,比如光子晶体技术、表面微结构技术、芯片倒装技术等等。其中表面微结构的方法以其易实现、见效快的优点,得到了广泛关注,已经有众多的相关实验相继开展,并且取得了不少显著的成果。但是当前的研究绝大多数还偏向于实验方向,而通过计算机仿真可以对实验原理进行探究,对实验结构进行优化,能够为实验的开展节省大量的时间和材料。另外,当前主流的计算机仿真方法有有限元法、时域有限差分法、射线追踪法等,但不同的算法存在不同的优缺点。针对于近几年出现的较为复杂的LED表面微米纳米复合结构,很难有有效的方法对其进行仿真,因此迫切需要找到一种合理的解决方案。本文的研究是以GaN基LED模型为仿真对象,基于FDTD算法通过对其表面微结构进行仿真,得到不同的顶端纳米阵列对LED光提取效率的影响,并对各参数进行进一步的仿真优化,力争为实验中高效率LED的制备提供理论指导。另一方面,本文中也尝试利用时域有限差分法和射线追踪法相结合,探寻新的解决方案,对表面复合结构进行合理有效的仿真。文章简要介绍了LED发展历史和发光原理等基础知识,对当前光提取效率较低的现状进行了分析。重点阐述了利用计算机仿真,对LED顶端纳米阵列以及表面微米/纳米复合阵列进行的研究。本文完成的工作及获得的成果如下：1.利用FDTD算法对LED表面纳米阵列进行仿真和优化,探究了表面纳米阵列对LED光提取效率的影响。先后对LED顶端ZnO纳米柱阵列和纳米锥阵列分别进行了仿真,对两种结构的高度、周期、斜率等各项参数进行优化,并对其原理进行了进一步的分析。最终在此基础上分别得到两种模型的最优参数,仿真结果表明,经过结构参数优化的ZnO纳米柱和纳米锥结构都会对发光二极管的光提取效率起到显著的提高效果,虽然两者的提高原理并不相同,但能够达到的最佳提取效率相近。2.解决当前对于微米/纳米复合结构的模型缺乏有效仿真方法的问题,以FDTD和射线追踪法为基础,利用它们各自的优点,通过等效渐变折射率的方法进行过渡。即利用FDTD算法的仿真,将纳米阵列结构与渐变折射率层进行等效的变换,然后将复合结构中的纳米阵列替换成等效层,利用射线追踪法对新的模型进行仿真和优化。以上的工作对于通过表面微结构来提高光提取效率的GaN基LED实验的进一步开展具有指导意义,并为日后对微米纳米复合结构的仿真与分析提供了新的思路。