LED属于固态照明光源，其工作原理是将电能转化为光能。LED具有寿命长、控制方便、高效能等优点，属于典型的绿色能源。但是在传统的GaN-LED结构中，从有源层发射出来的光经过LED内部全反射、吸收等损耗，最终从LED表面逸出的光不足5%。如何提高LED的出光效率成为了众多学者研究的热门课题之一。蓝宝石图形衬底，可以降低外延位错密度和增强背散射光的优点，已经成为制备高亮LED有效技术手段。本文在理论模拟仿真工作中，运用时域有限差分（FDTD）法模拟和比较了GaN基微、纳米图形衬底LED的几种衬底图形结构对光的提取效率的影响.模拟结果显示纳米图形衬底（NPSS）对光效的提高明显优于微米图形衬底（MPSS）。在对圆柱、圆孔、圆台柱、圆锥、曲面锥等纳米结构的研究中，圆台柱结构的纳米图形衬底对光提取效果最好。通过进一步模拟优化，得到圆台柱结构的最佳参数，此时相对于没有图形衬底LED光的提取效率提高了96.6%。在纳米图形衬底LED制备方面，纳米压印与LED的结合具有优异的成本效益和工艺性能，本文采用软压印工艺大面积制备纳米锥状蓝宝石图形衬底；利用已有的凸镍模板结合lift-off工艺制备出凹模板，然后利用凹模板进行压印，通过图案转移制备出纳米孔状蓝宝石图形衬底。对制备出的纳米锥状、孔状蓝宝石图形衬底进行结构性能仿真，结果显示锥状NPSS-LED和孔状NPSS-LED的光提取效率分别增加了46.5%、52.2%。将平板蓝宝石衬底、纳米锥状蓝宝石图形衬底、纳米孔状蓝宝石图形衬底进行MOCVD外延生长GaN外延层，然后进行光致发光（PL）测试，得到锥状NPSS-LED和孔状NPSS-LED的光致发光谱的峰值强度相对于平板衬底LED分别增加了12.5倍、6.5倍。