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广大外延片厂家使用的蓝宝石基片分为三种:

1:C-Plane蓝宝石基板

这是广大厂家普遍使用的供GaN生长的蓝宝石基板面.这主要是因为蓝宝石晶体沿

C轴生长的工艺成熟、成本相对较低、物化性能稳定,在C面进行磊晶的技术成熟稳定.

2:R-Plane或M-Plane蓝宝石基板

主要用来生长非极性/半极性面GaN外延薄膜,以提高发光效率.通常在蓝宝石基板上

制备的GaN外延膜是沿c轴生长的，而c轴是GaN的极性轴，导致GaN基器件有源层量

子阱中出现很强的内建电场，发光效率会因此降低，发展非极性面GaN外延，克服这一物

理现象，使发光效率提高。

图案化蓝宝石基板3:(PatternSapphireSubstrate简称PSS)

以成长(Growth)或蚀刻(Etching)的方式,在蓝宝石基板上设计制作出纳米级特定规则

的微结构图案藉以控制LED之输出光形式，并可同时减少生长在蓝宝石基板上GaN之间的

差排缺陷，改善磊晶质量，并提升LED内部量子效率、增加光萃取效率。

C-Plane蓝宝石基板是普遍使用的蓝宝石基板.1993年日本的赤崎勇教授与当时在

日亚化学的中村修二博士等人，突破了InGaN与蓝宝石基板晶格不匹配（缓冲层）、p型

材料活化等等问题后，终于在1993年底日亚化学得以首先开发出蓝光LED.以后的几年里

日亚化学以蓝宝石为基板,使用InGaN材料,通过MOCVD技术并不断加以改进蓝宝石基板

与磊晶技术,提高蓝光的发光效率,同时1997年开发出紫外LED，1999年蓝紫色LED样品

开始出货，2001年开始提供白光LED。从而奠定了日亚化学在LED领域的先头地位.

台湾紧紧跟随日本的LED技术,台湾LED的发展先是从日本购买外延片加工,进而买来

MOCVD机台和蓝宝石基板来进行磊晶,之后台湾本土厂商又对蓝宝石晶体的生长和加工技

术进行研究生产,通过自主研发,取得LED专利授权等方式从而实现蓝宝石晶体,基板,外延片

的生产,外延片的加工等等自主的生产技术能力,一步一步奠定了台湾在LED上游业务中的

重要地位.

目前大部分的蓝光/绿光/白光LED产品都是以日本台湾为代表的使用蓝宝石基板进行

MOCVD磊晶生产的产品.使得蓝宝石基板有很大的普遍性,以美国Cree公司使用SiC为基

板为代表的LED产品则跟随其后

以蚀刻(在蓝宝石C面干式蚀刻/湿式蚀刻)的方式,在蓝宝石基板上设计制作出微米级或

纳米级的具有微结构特定规则的图案,藉以控制LED之输出光形式(蓝宝石基板上的凹击图

案会产生光散射或折射的效果增加光的取出率),同时GaN薄膜成长于图案化蓝宝石基板上

会产生横向磊晶的效果,减少生长在蓝宝石基板上GaN之间的差排缺陷，改善磊晶质量，并

提升LED内部量子效率、增加光萃取效率。与成长于一般蓝宝石基板的LED相比,亮度增

加了70%以上.目前台湾生产图案化蓝宝石有中美矽晶、合晶、兆晶，兆达.蓝宝石基板中2

/4英寸是成熟产品,价格逐渐稳定,而大尺寸(如6/8英寸)的普通蓝宝石基板与2英寸图案化

蓝宝石基板处于成长期,价格也较高,其生产商也是主推大尺寸与图案化蓝宝石基板,同时也

积极增加产能.目前大陆还没有厂家能生产出图案化蓝宝石基板.

通常，C面蓝宝石衬底上生长的ＧａＮ薄膜是沿着其极性轴即ｃ轴方向生长的，薄膜具

有自发极化和压电极化效应，导致薄膜内部(有源层量子阱)产生强大的内建电场，(Quantu

mConfineStarkEffect,QCSE;史坦克效应)大大地降低了ＧａＮ薄膜的发光效率.在一些

非C面蓝宝石衬底(如R面或M面)和其他一些特殊衬底(如铝酸锂;LiAlO2)上生长的GaN

薄膜是非极性和半极性的,上述由极化场引起的在发光器件中产生的负面效应将得到部分甚

.c-plane

R-planeM-Plane

LEDR-plane