近年来，氮化镓基发光二极管发展迅猛，但其低的外量子效率严重制约了发光二极管在半导体照明领域的广泛发展，本文主要研究了如何提高发光二极管的外量子效率。通过对氮化镓基发光二极管的表面进行粗化，将那些满足全反射定律的光改变方向，使之在另一表面或者反射回原表面时不会被全反射而透过界面，从而提高了其出光效率。　　 LED作为一种光源，衡量它的一个重要指标就是光电的转换效率，它是LED内量子效率与其提取效率的乘积。内量子效率与LED本身的特性诸如材料的能带、结构、缺陷、杂质及垒晶组成等有关，而提取效率是指LED内部产生的光子，经过元件本身的吸收、反射、折射后，在元件外部可以测量到的光子数目，主要与元件材料本身的吸收、元件的几何结构、元件与封装材料折射率的差及元件结构的散射特性等有关。　　 通常情况下，表面结构的形状及研究大致分两个方面：一是光子晶体，二是表面粗化。由于这些形状都是三维的图形，研究三维图形的出光性能比较困难，所以我们简化之为研究二维图形，研究三维图形的最大面的竖切面。本实验制作的表面结构是圆柱体的结构，其最大面的竖切面为矩形，所以本文理论部分主要针对矩形的理论模型进行建模及优化，实验部分通过制作圆柱体的光子晶体得到粗化的表面，并验证理论结果。　　 本文理论上对表面结构为圆柱体、简化模型为矩形的结构进行了研究，根据全反射定律及简单的几何关系进行数学物理建模，并采用模型的出光评估因子来衡量器件的出光情况，通过计算模型出光评估因子的大小来体现器件的出光好坏。论文对模型的尺寸进行了两轮优化，通过模拟优化，得到出光评估因子比较大，器件的出光比较好的模型尺寸。实验上在氮化镓基发光二极管的氧化铟锡层和二氧化硅层上实现表面粗化从而提高发光二极管的出光效率。通过湿法腐蚀的方法在氧化铟锡层和二氧化硅层上制作光子晶体得到粗化的表面，总体上提高了氮化镓基发光二极管的出光效率。另外还在表面粗化了的二氧化硅层上制作微透镜，进一步提高了发光二极管的出光效率。实验对表面结构不同的芯片进行了终测，并对其做了分析对比，得出了芯片亮度提高最多的方案，提高了将近15％。