发光二极管(LED)，由于其高效率，小体积，绿色环保等优良性能而被广泛研究，视作下一代照明光源。目前主流LED技术为基于蓝宝石衬底上的外延GaN制作的平面侧向结构LED，在100A/cm2电流注入密度范围内性能基本能满足需要。然而由于蓝宝石较差的导电导热性，电流密度进一步增加时，LED器件结温急剧升高，导致发光效率严重下降，可靠性降低。基于金属衬底的垂直结构LED由于其优良的光，电，热性能而得到重视，成为研发的热点。本论文围绕GaN基垂直结构LED的器件制备，在诸如粘附性强高反射率低欧姆接触反射镜，蓝宝石剥离，N极性GaN欧姆接触，石墨烯透明电极和微纳尺寸垂直结构LED等方面进行了一些探索性研究工作。本论文内容安排如下:　　第一章绪论:介绍LED效率相关基本理论和目前LED研究热点;　　第二章垂直结构传统工艺优化:介绍常规垂直结构LED工艺，如p型反射镜金属、电镀、N极性GaN金属接触的一些工艺研究。对基于Ag基的Ni/Ag/Pt/Au反射镜的金属Ni和Ag层厚度，EB蒸发温度，退火气氛、温度和时间进行了优化研究;电镀的基本原理以及电镀Cu/Ni复合金属衬底，Cu-W合金衬底对改善wafer翘曲实验;对未经湿法腐蚀粗化后的N极性GaN(F-sample)和经湿法粗化后的GaN(R-sample)的金属接触性质进行了比较研究。经工艺优化后的垂直结构LED芯片表现出:超低电压（标准值2.8V至2.9V@350mA），较高光效(1111m/W@350mA，峰值光效1501m/W)和较好良率(＞85％)和较低反向漏电的性能(2-3nA@-5V)。　　第三章湿法剥离蓝宝石技术研究:通过Ansys模拟和理论推导知由于各层材料热膨胀系数差异，受热会在芯片边缘产生剥离应力;进一步合理设计器件工艺，利用在热KOH溶液中产生的剥离应力和KOH溶液对N极性GaN的腐蚀，成功将蓝宝石衬底同GaN外延层分离;对腐蚀过程和机制进行了深入的探究。　　第四章石墨烯透明电极在垂直结构LED中应用:介绍石墨烯的相关基本性质，CVD法生长石墨烯原理和过程;通过CTLM方法，合理设计简化，测得石墨烯与p-GaN，n-GaN，u-GaN接触的比接触电阻率量级，并对石墨烯酸化学改性(HNO3)，改善石墨烯与GaN的接触;将石墨烯透明电极转移到垂直结构LED芯片表面，对其性能进行对比研究，并进一步与高反膜电流阻挡层(HRM CBL)结合，调节垂直结构LED电流分布，增强光输出。　　第五章微纳米级垂直结构LED(μ-HP VLEDs)阵列:介绍通过N面GaN深度腐蚀制作的有源区分离的μ-HP VLEDs，并对其进行了系列表征，同常规垂直结构LED相比，探究其内量子效率（提升～67％），提取效率(提升～50％)变化;设计优化工艺，通过旋涂绝缘PMMA保护分离金字塔侧壁，沉积ITO透明电极等成功实现μ-HP VLEDs的电注入发光;尝试用石墨烯取代ITO作为μ-HP VLEDs的透明互连电极。　　第六章结论:对本论文工作进行总结。