发光二极管（LED）诞生于20世纪中期,发展至今,LED的应用已经是随处可见,被誉为人类的第四代照明器件。LED具备响应时间短、光谱可调范围大、发光效率高、寿命长、材料无污染、节能等诸多优势,其中GaN基LED是半导体照明的核心。目前LED的发光效率主要受较低的内量子效率（IQE）和较低的光提取效率（LEE）所制约,人们渴望得到高发光效率的LED,因此众多研究者针对提高GaN基LED的内量子效率和光提取效率进行研究。本文首先综述了近几年不同研究者对提高LED内量子效率及光提取效率的方法,紧接着从GaN基LED外延生长衬底的选择,外延生长设备MOCVD的组成及生长原理,LED芯片结构及制作流程和LED芯片测试这四个方面讲述GaN基LED的制备工艺。以此为依托展开讨论本论文的主要工作及成果。（1）极化效应是导致LED内量子效率下降的原因之一,通过设计GaN/In_XGa_1-XN型最后一个量子势垒结构,可以利用极化反转效应,有效提升LED的内量子效率。本文在第三章中首先综述了GaN/In_XGa_1-XN型最后一个量子势垒结构的发展,从中发现研究者在设计GaN/In_XGa_1-XN型最后一个量子垒的基础结构器件时,都是使用固定的In组分以及In_XGa_1-XN插入层厚度来进行实验和仿真计算。具有GaN/In_XGa_1-XN型最后一个量子垒结构的LED中In_XGa_1-XN插入层不同的In组分和厚度对IQE的变化规律尚不清楚。为此,本文利用APSYS软件,针对GaN/In_XGa_1-XN型结构中In组分和In_XGa_1-XN层的厚度对LED器件性能的影响进行了系统的研究,以优化设计该结构,实现LED内量子效率提升的最大化。结果表明In组分的增加有助于在GaN/In_XGa_1-XN界面产生更多的极化负电荷,增加GaN以及电子阻挡层处导带势垒高度,减少电子泄漏,从而提高LED的内量子效率。但GaN/In_XGa_1-XN型最后一个量子势垒中In_XGa_1-XN及GaN层厚度的变化会同时引起势垒高度改变和隧穿效应,因而In_XGa_1-XN和GaN层的厚度存在一个最佳比值以实现最大化的减小漏电子,提高内量子效率。（2）纳米图形衬底不仅可以提高GaN外延层的晶格质量,降低缺陷密度,而且还能提高LED光提取效率,在目前的研究阶段,纳米图形和微米图形衬底组合构成微纳混合图形衬已经被证实拥有非常优异的性能。在本论文第四章中,我们综述了纳米图形衬底和微纳混合图形衬底的研究现状,在此研究背景下,我们提出把SiO₂纳米图形与商业化半球状微米图形衬底结合起来构成新型微纳混合图形衬底,该衬底集合SiO₂纳米图形和商业化微米图形衬底低成本,高效率的优势。首先通过FDTD软件对新型微纳混合图形衬底结构进行光学仿真,发现在p-GaN面添加铝反射镜,应用于蓝宝石面出光的条件下,该图形衬底对LED的光提取效率有更优秀的提升。针对此现象,本论文提出低折射率层的光限制传播模型,并对其进行解释。即低折射率的SiO₂纳米柱结构对进入蓝宝石衬底的光有一定的限制作用,从而增加光在蓝宝石内的散射作用,提高光提效率。紧接着利用微纳加工工艺,完成微纳混合图形衬底的制备,之后通过MOCVD在此图形衬底上外延生长完整的LED结构,利用显微镜观测外延表面以及光致发光测试,发现SiO₂纳米柱微纳混合衬底与商业化微米图形衬底相比,对光提取效率的提高有一定的成效,但是其对MOCVD生长提出了更高的要求。