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发光二极管（light emitting diode,LED）是近几年迅速崛起的半导体固态发光器件,与传统的白炽灯、荧光灯等比较,具有体积小、结构紧凑、耐震动性好、发热少、寿命长、亮度高、发光响应速度快、工作电压低等优点。GaN基材料属于宽禁带直接带隙半导体材料,键合能很大,具有良好的化学稳定性和热稳定性,使得它在蓝光和紫外光电子学技术领域占有重要地位,也是制作大功率半导体器件的理想材料。GaN基LED芯片有正装、垂直和倒装三种结构,倒装结构被认为是实现芯片大功率的一个方向。相较于传统的正装芯片,光出射效率高,散热性能较好;相对于传统的垂直结构,制作过程相对简单,成品率高。该结构也很好的解决了电流拥挤和热阻较高的问题,可以达到很高的电流密度和均匀度。目前对倒装LED芯片的研究是一个热点领域,尤其是在倒装LED出光效率与散热性等问题上,还有很多亟待解决的问题。本文拟从芯片的结构、光学和电学三个方面展开研究,设计并制备出一种高光效GaN基倒装LED芯片结构。在芯片结构方面,采用分布式布拉格反射镜（distributed Bragg reflector,DBR）代替传统的金属反射镜作为倒装LED的反射镜,并根据DBR结构设计原理设计制备高反射率DBR结构。克服了传统倒装LED芯片由于采用金属反射镜造成的对入射角和波长的不敏感性及反射率不高的问题。采用高反射率DBR结构的倒装LED芯片与外购样品的正向电压及光输出功率对比发现,本文制备的457μm*760μm芯片的正向电压最低,在120mA、350mA、500mA下的光功率分别提高12.8%、21.91%和27.39%。在光学方面,运用时域有限差分法（FDTD）模拟比较平面衬底、图形化蓝宝石衬底对光提取效率的影响。模拟结果显示,平面衬底LED、圆柱型衬底LED、圆锥型衬底LED的光提取效率分别为12.5%、25%、32.5%,圆柱型和圆锥型相对平面结构的光提取效率分别增加了12.5%、20%。可知图形化衬底对光的提取效率的提高明显优于平面衬底结构,且圆锥型衬底对光提取效率最佳。参照光学仿真的结果,我们采用SiO2纳米球掩模配合ICP刻蚀制备了圆锥型蓝宝石衬底LED芯片,并对其进行了光致发光（PL）测试,得到的光致发光谱的峰值强度比平面衬底的LED芯片的光谱峰值强度提高了2倍。在电学方面,建立了三维有限元电学模型,采用COMSOL有限元仿真方法,分析了不同电极结构对倒装LED芯片电流密度的影响,并对不同电极结构的芯片进行近场光学测试,得出最优电极结构。本文提出的GaN基倒装LED芯片改善了LED芯片的电流扩散,并且有效地提高LED芯片的出光效率。实验获得的制备工艺较稳定,有利于批量生产整体良率的提升。