近年来,Ga N基LED在LED家族中发展十分迅速,用它可以制造出蓝光LED,再配合上其他材料制造的红光和绿光LED便可以实现全彩色显示。由此可见,Ga N基LED相关技术的发展潜力巨大。但是,由于半导体材料固有的属性,Ga N基LED的效率并不十分理想,仍然存在提升性能的巨大空间。本文主要讨论采用目前热门的介质/金属纳米结构和表面等离子激元技术来提高Ga N基LED性能。研究采用现代光电子器件分析中常用的时域有限差分法,建立Ga N基LED的各种参数模型,讨论介质/金属纳米结构对Ga N基LED性能的影响,并进行结构优化,为开发新型高效的Ga N基LED提供理论支持。论文的主要内容包括:1、在LED光提取效率发展和研究现状的基础上,对LED发光效率低的原因进行了讨论,并详细介绍了目前几种提高LED光提取效率的方法及其优缺点。2、介绍了表面等离子激元的概念及发展历程,分析了表面等离子激元的电磁场性质。阐述了石墨烯的基本性质及石墨烯中的等离子激元。重点探讨了利用表面等离子激元提高LED光提取效率的原理。3、通过在银膜上表面刻蚀的长方体点阵所形成的二维光栅和在银膜下表面刻蚀一维光栅构建了混合光栅LED模型,利用时域有限差分法进行数值模拟,发现在混合光栅模型下光提取效率有了较大幅度的提高。经过对结构中的光栅周期、占空比、银膜厚度及光源深度等参数进行优化,仿真得出:在光栅周期280nm,占空比0.23,银膜厚度20nm,光源深度20nm时,光提取效率较普通LED结构提高了18倍。4、用石墨烯替代混合光栅LED模型中的金属层,以减少光在金属层中的损耗,并在石墨烯表面刻蚀Ga N光栅形成石墨烯光栅LED模型。经过数值模拟,结果表明石墨烯光栅LED模型光提取效率较混合光栅LED模型提高约1.7倍。