光子晶格是一类由不同介质在光学波长相比拟的尺度上交替排列组成的微纳结构。与均匀介质不同，光子晶格中光的发射或传播行为会发生变化，使人们有可能利用光子晶格来控制光的各种行为。因此光子晶格不仅为研究光与物质相互作用提供新的对象，也为发展新型的光子器件提供新的思路。宽禁带氮化镓(GaN)系发光器件已成为近年来半导体研究、应用和产业极为活跃的领域。本论文以GaN基光子晶格为研究对象，针对其特有的物理化学性质以及发光波长短所带来的制备与研究难点，从技术上发展了多种在GaN基发光器件上制备光子晶格的方法，从理论和实验上研究了GaN基一维光子晶体的高反射性和二维光子晶格的衍射特性，并成功地研制出以GaN/空气隙组成的光子晶体为高反射率腔镜面的GaN基激光器和用光子晶格提高出光效率的GaN基发光二极管(LED)原型器件。主要研究内容和成果如下：　　 (1)为探讨光子晶格的基本原理并提供优化的光子晶格参数设计，从理论上分析计算了GaN基光子晶格对光子的调控作用。分别采用转移矩阵方法分析了中心波长在400nm的GaN基一维光子晶体的反射特性及实验制备容差，与实验结果进行了比较；采用严格耦合波理论对一维和二维光子晶格的透射衍射特性进行模拟计算，为提高出光表面透射率给出优化设计。　　 (2)为克服GaN基光子晶格制备的难点，发展了多种制备GaN基光子晶格的方法，研制成功由GaN/空气隙组成的一维光子晶体和晶格常数在100nm—2000nm范围不同对称性(二重，三重，十二重对称)的二维GaN基光子晶格。在国内率先利用聚焦离子束(FIB)刻蚀发展了GaN和蓝宝石制备光子晶格技术：发展了将阳极氧化铝的大面积低成本纳米结构转移到GaN基发光二极管的制备方法；开展了电子束曝光和纳米压印技术在GaN器件上制备光子晶格的研究。　　 (3)为研究GaN基光子晶格及其发光器件的光电特性，自主搭建了一套角度分辨的光致发光、电注入发光光谱分布及透射反射谱的测量系统，为深入分析GaN基光子晶格及其发光器件提供了有力的研究手段。　　 (4)在国内首次成功地实现了以深刻蚀的“GaN/空气”一维光子晶体为腔镜面的GaN基激光器电注入激射，发射波长为397—402nm，与解理镜面的同类器件相比，阈值电流最大减小了10％。　　 (5)为提高LED的出光效率，提出并实现了几种基于光子晶格的GaN系LED新型原型器件。其中包括，在国内率先利用FIB刻蚀制备出12重对称的光子晶格倒装LED；率先利用电子束曝光结合干法刻蚀技术制备出12重对称的光子晶格正装LED；率先利用自行发展的阳极氧化铝结构转移技术得到了低成本大面积的纳米光子晶格GaN基LED。这些器件的出光效率相对于传统LED提高了16％—72％。