GaN基蓝光LED是国际上倍受重视，并大力发展的重要半导体光电子器件。它在动态显示平板实现全色显示，半导体日常照明等领域都具有广阔的应用前景和巨大的社会、经济效益。传统的GaN基蓝光LED由于自身材料的特性存在着光提取效率低，总辐射功率小等缺点，鉴于此本文主要从理论和实验研究了以蓝宝石为衬底的GaN基蓝光LED的电流扩展和光逸出过程，并使用倒装焊技术使器件的总辐射功率有了明显的提高。 本论文在国家863项目(No.2004AA311030)、国家自然科学基金(No.60506012)、北京市教育委员会科技发展计划重点项目(KZ200510005003)、信息产业部和北京市科委(D0404003040221)的支持下，针对后两个难题展开研究，提出并通过实验验证了问题的解决方案。 本文的主要研究内容包括：1.对GaN基蓝光LED的发光机理和现在遇到的一些问题进行了详细的阐述，在理论上分析了以蓝宝石为衬底的GaN基蓝光LED的电流扩展模型，从而改进了电极结构，使得器件电流分布更加均匀，改善了器件的散热特性，老化特性，光辐射功率都有了明显的改进与提高。2.本文简单介绍了整个器件的制作过程，阐述了各个单项工艺的原理以及在GaN基LED制备上的应用，详细分析了倒装焊技术在器件表面安装上的应用。3.详细研究了超声焊接的原理、模型以及使用方法，并通过理论和实验的分析得到了优化的焊接工艺，使器件取得了良好的光电特性。4.指出倒装焊技术应用到以蓝宝石为衬底的GaN基蓝光LED上的关键是器件表面电流扩展层，电流扩展层除了要具有良好的电流扩展特性，同时要具有对蓝光的高的反射率。本文采用Ni/Au/Al金属层制备器件的电流扩展层及反光镜，并通过一系列实验研究了整个欧姆接触的制作过程，分析了不同的退火条件对器件性能的影响，得到了良好的电流扩展层，高的反射率使器件性能有了改善。5.GaN基LED各层材料折射率不同而引起的波导效应对于器件的出光效率起着很重要的限制作用。对于蓝宝石表面的粗化虽不能从根本上解决光提取效率低的问题，但能减小蓝宝石和空气界面的反射作用，提高光提取效率。本文使用不同大小的磨抛颗粒对蓝宝石进行研磨，并且测出不同的表面粗糙度，表面粗糙度下器件的总辐射功率，器件的总辐射功率在表面粗糙度Ra=219.25nm时较Ra=3.91nm提高了35％。 通过本文所述的工作，最后得到了总辐射功率为143.19mW的大功率器件(1000×1000μm2)和14.00mW的倒装小功率器件(300×300μm2)。