最近，纳米科技一直在快速的发展，并且已经被广泛的应用在科学界和我们的日常生活中，并改变着整个人类的世界。应用纳米技术到LED中是当前LED的研究热点及未来的一个发展方向。纳米加工技术是纳米科技得以发展的基础，纳米球光刻技术因成本低，能大规格量产等优势而被广泛研究和应用。首先本文充分研究了纳米球光刻技术包括纳米球自组装技术，纳米球多次倾斜曝光技术及纳米球组合光刻技术。然后以纳米球光刻技术为基础，制作各种微纳结构改善LED的发光特性和氮化镓的晶格质量。主要研究内容如下:　　1.研究纳米球自组装技术。研究各个参数对纳米球在液空界面自组装的影响，通过优化玻璃媒介的倾斜角度和溶剂配比保证纳米球完成界面自组装。通过纳米球滴入的速度控制纳米球在液面良性循环运动，从而减少自组装过程中的空气缺陷。　　2.利用纳米球光刻技术制造不同间隙的蓝宝石纳米图形衬底(NPSS)。图形间隙为0nm的NPSS上的氮镓有最好的晶体质量，由于氮化镓从图形顶部开始生长而横向合并有利于位错弯曲。但是，氮化镓从纳米图形顶部生长比从底部生长更难获得平整的表面。FDTD模拟表明，太大或者是太小的图形间隙都会减少LED的提取效率。图形间隙为50 nm的NPSS有最人的输出光功率，其光功率比平面衬底的LED增强了50.6％。　　3.研究纳米球+平面蓝宝石组合型衬底。通过纳米球自组装技术在平面蓝宝石衬底上自组装氧化硅纳米球，并用ICP缩小氧化硅球的直径，然后外延生长氮化镓。植入的氧化硅球不仅仅提高了氮化镓的晶体质量，而且极大的提高LED光提取效率。比起平面衬底和普通的NPSS，其光功率分别增强了81.9％和30.7％。通过FDTD模拟，我们证实了主要是由于氧化硅的折射率比蓝宝石更低，因而GaN/SiO2界面比GaN/sapphire能反射更多的光回到出光面。　　4.利用多次倾斜曝光技术制作p-GaN和ITO复合光子晶体。研究倾斜曝光的理论，发现能用数学几何方式确定倾斜曝光的集中光斑位置。因为相邻纳米球之间有阴影作用，所以倾斜角度越大集中光斑的光强越低。制作了p-GaN复合光子晶体LED，发现三对光子晶体LED对光散射作用最强，从而有最大的光输出功率。而四对p-GaN光子晶体由于图形重合而使散射作用下降。通过优化倾斜角度，我们成功制备了图形不重合的ITO四对光子晶体LED，其有最大的光输出功率。通过FDTD模拟得出在相同的填充率和周期下，复合光子晶体比普通光子晶体更有利于提高LED的光提取效率。在小填充率下，光予晶体的阵列排布对LED光提取的影响不大，随着填充率增加，其影响才逐渐显现。另外，我们进一步发展出纳米球组合光刻技术，即把纳米球模板光刻技术与纳米球曝光技术组合在一起使用，成功制作出各种纳米图形如纳米环，纳米月亮，纳米十字及各种纳米分立组合图形。　　5.纳米金字塔LED生长及其特性研究。通过纳米球曝光技术制作各种纳米选区生长的模板，研究MOCVD生长过程中载气，五三比，气压，温度及填充率对纳米金字塔形态的影响。发现氮气做载气，低五三比及低温有利于得到规则的金字塔。气压太小或者填充率太大都会导致部分氧化硅开口处不生长氮化镓，但气压太大会使金字塔的均匀性变差，填充率太小会由于源的过量而导致模板上生长许多氮化镓多晶结构。另外，如果两个纳米金字塔合并，首先会形成一个长条形纳米金字塔进而长成一个大的规格金字塔。如果三个三角排列的纳米金字塔合并，会形成一个底部有六个面而顶部是三个面的特殊纳米金字塔。通过PL测试发现，金字塔的PL光谱为宽光谱，其光谱半峰宽达到80nm，而其峰值随着金字塔尺寸增大而红移。