本公开提供了一种制造光电二极管(LED)器件的方法的一个实施例。该方法包括：在第一衬底上形成纳米掩模层，其中，纳米掩模层具有随机布置的颗粒图案；在第一衬底中生长第一外延半导体层，形成纳米复合层；在纳米复合层上方生长若干外延半导体层；从外延半导体层的第一侧将第二衬底接合到外延半导体层；将辐射能施加到纳米复合层；以及从外延半导体层的第二侧将第一衬底与外延半导体层分隔开。本发明还提供了一种具有纳米图案化衬底的LED的方法和结构。