自诞生以来，发光二极管（Light Emitting Diode，LED）作为一种新型的发光体就倍受关注。特别是进入21世纪以后，全球面临严重的能源、环境危机，而照明就消耗了大量的电力资源。因此，有必要改进现有的照明设备，提高其效率，减少能源消耗。半导体照明作为一种新兴的照明技术，其经济和社会意义巨大。LED的高效化、超高亮度化、全色化不断发展创新，如今LED不仅在仪器指示，交通信号，在照明领域的应用也越来越广泛。使用白色超高亮度LED发光元件代替传统的电灯泡，使用寿命超过10万小时。但是，目前相对低的流明输出和额外的驱动电路导致LED的初期成本相对于传统的照明设备较高。周围环境温度的对LED照明设备的影响较大，散热问题也急需解决，特别是在交通，医学，军事对可靠性要求较高的应用场合。如果散热不佳会大幅缩短LED寿命，甚至导致其失效。　　 本课题的工作在国家自然科技基金项目、北京市工业发展资金项目的支持下进行，主要目的是通过表面粗化提高LED的出光效率。首先，本文介绍了目前国内外在LED芯片高效率器件结构方面的研究进展，分析了表面粗化、芯片键合等方法对LED芯片性能的影响；其次，介绍了表面粗化的几种制作方法，即湿法、干法刻蚀技术和外延生长技术，以及采用蒙特卡洛光线追迹数值模拟方法，模拟表面粗化对LED芯片的光提取效率的影响。实验中分别采用湿、干法刻蚀技术，在LED表面制作出微纳米结构，提高了LED的出光效率；同时解决表面粗化给LED芯片电学性能带来的不利影响，对现有的工艺流程进行了优化，提升现有的AlGaInP基LED芯片性能。主要的研究内容如下：　　 1、详细阐述了AlGaInP发光二极管的工作原理，介绍了目前几种能有效提高AlGaInP发光二极管光提取效率的手段，并且分析了各自的优劣势；其次，介绍了几种LED芯片中的提高光提取效率的结构，表面粗化，漫反射镜，光子晶体，其中表面粗化的方法由于制作成本低，不需要改进现有的设备和芯片制作流程，是一种适宜大规模商业化生产的方法。　　 2、为LED芯片建立理论模型，采用蒙特卡罗光线追迹模拟方法对不同的表面结构的LED芯片进行数值模拟，计算粗化后的LED芯片出光效率。通过计算模拟优化不同的表面结构参数，从模拟结果我们可以看出表面粗化可以有效的提高LED芯片的光提取效率，同时又不需要对现有的工艺流程做很大的改动。　　 3、实验中，采用磷酸、盐酸混合溶液腐蚀n-AlGaInP表面制作具有纳米级的出光表面，不断改进湿法腐蚀溶液的配比，优化粗化的时间，提高了LED的光提取效率，通过电子扫描显微镜SEM分析纳米结构，可以看出这种结构能够有效的提高LED的外量子效率。另外，利用数值模拟的结果作为指导，采用干法刻蚀的方法在出光表面制作微米级的微结构，通过一系列的实验，可以看出半球形的粗化结构最能有效提高LED芯片的出光效率，且相对于金字塔形结构，利用光刻胶热熔技术制作半球形结构更为方便简单。而且这种方法也可以用来制作图形衬底（PSS）提高GaN基LED芯片光提取效率。