随着GaN基LED器件的深入研究和产业化发展，LED芯片效率的提高成为一个越来越重要的问题。研究LED效率提高的方法和机制并采取相应的生产工艺改进措施对LED产业的进一步发展具有十分重要的意义。本文以提高GaN基LED的发光效率为目标，以纳米柱结构的LED为基础，以拉曼(Raman)散射，光致发光(PL)、阴极荧光(CL)、电致发光(EL)、高分辨X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等为分析手段，研究了GaN基多量子阱(MQW)纳米柱结构LED提高出光效率的机制。并在此基础上对纳米结构LED的芯片制作工艺提出相应的改进方案，进一步采用平坦化的方法制作出了纳米结构的LED器件。本文取得的主要研究成果如下：　　 1，利用Tracepro软件对不同纳米结构的InGaN/GaN MQW LED(包括纳米柱、表面粗化、核壳(core-shell)以及纳米插入层结构等)进行了光提取效率的模拟，发现纳米结构可以使得光的提取效率显著的提高。证明在有源区下方加入InGaN或者AlGaN纳米插入层的LED的光提取效率可以大大超过普通平板结构(当前一般只有24％左右)。纳米柱结构LED的光提取效率也有很大程度的提高。利用TiberCAD软件对InGaN/GaN MQW纳米柱结构的应力状态进行模拟，发现在纳米柱的边缘存在明显的应力弛豫现象，可以有效地提高LED的内量子效率。　　 2，探索采用刻蚀法制作GaN基LED纳米柱结构的方法。采用自组织的Ni纳米岛做掩膜，用ICP成功地刻蚀出整齐的纳米柱阵列。研究发现纳米柱的尺寸和密度与Ni膜的厚度密切相关，通过改变刻蚀时间则可以调整纳米柱的高度。　　 3，研究了纳米柱InGaN/GaN量子阱LED的光学和电学特性。发现纳米柱结构LED的发光效率明显高于普通结构的LED。纳米柱结构的PL强度是普通平板结构的4倍，发光的内量子效率和光提取效率都有所提高。并且纳米柱的发光峰相对于普通平板结构有一定程度的蓝移，说明在纳米柱结构中应力得到了释放。　　 4，研究了InGaN/GaN MQW LED有源区发光的双峰现象。实验发现刻蚀前LED的多量子阱区存在顶层和底层两个不同的光致发光峰。刻蚀纳米柱后，两个峰表现出来的特性变化有所不同。通过CL、EL、PL以及XRD的结果，发现不同部位的量子阱中由于应力状态的不同存在明显的分层现象，并且由于空穴的迁移率比较小，电注入时载流子的有效发光复合通常只发生在靠近p型层的量子阱内。　　 5，由于纳米柱相比于普通平板结构有较大的表面积，以及由于干法刻蚀形成的损伤，纳米柱中的表面复合非常严重。通过实验，我们发现用煮沸的稀HCl处理刻蚀过后的LED纳米柱可以有效的去除刻蚀损伤。或者通过先高温退火再在王水中处理的方法可以在纳米柱的侧壁形成一个势垒，从而降低纳米柱结构中的表面复合，提高内量子发光效率。　　 6，通过对纳米柱结构的Raman散射研究，发现在纳米柱结构中存在一个依赖于纳米柱尺寸和位置的新的声子Raman散射模式，我们称之为表面光学声子(SO)模，对于表面光学声子模的实验测量和理论计算结果能够很好的吻合。Raman图像的测量进一步确定了SO模式的位置分布和纳米柱在空间上的对应关系，SO模式是局域在纳米柱表面上的一种声子模式。　　 7，在制备纳米柱的基础上我们进一步制作了电注入的纳米柱LED器件。通过旋涂聚酰亚胺(PI)的方法来填充纳米柱之间的空隙以制作电极，成功制作出完整的纳米柱LED器件。在纳米柱LED的基础上，我们还制作了表面粗化以及核壳(core-shell)结构的纳米结构LED，并对这些器件结构进行了测试和分析，结果表明这些结构在有些特性上取得了一定的突破，但是在芯片制作工艺上还有待于进一步提高。