襯底材料是LED照明的基礎(chǔ)，也是外延生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，不同的襯底材料需要不同的外延生長(zhǎng)技術(shù)，又在一定程度上影響到芯片加工和器件封裝。因此，襯底材料的技術(shù)路線必然會(huì)影響整個(gè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)路線，是各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。

　　1993年，日本科學(xué)家中村修二在GaN基片上研制出第一只藍(lán)色發(fā)光二極管，實(shí)現(xiàn)了高亮發(fā)光并間接實(shí)現(xiàn)了白光，從此成為應(yīng)用最廣泛的發(fā)光半導(dǎo)體材料。能夠用于GaN的襯底材料主要有藍(lán)寶石(Al2O3)、SiC、Si、ZnO、GaN，但只有前兩種得到了較大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用，且能夠提供產(chǎn)品的企業(yè)極少。一直以來(lái)，日本日亞公司壟斷了大部分藍(lán)寶石襯底的供應(yīng)，而美國(guó)Cree公司則是唯一能夠提供商用SiC襯底的企業(yè)。用Si作為襯底生長(zhǎng)GaN基LED是業(yè)界寄予厚望的一個(gè)技術(shù)路徑，但因?yàn)榇嬖诓牧鲜湟瘕斄?、發(fā)光效率低、工作電壓高、可靠性差等諸多難以克服的困難，一直沒(méi)有得到真正的商業(yè)化(表1)。藍(lán)寶石是目前主流的襯底材料，但其硬度很高(僅次于金剛石)，加工過(guò)程中鉆取、切割、研磨的工藝難度大、效率很低，且因藍(lán)寶石襯底片要求表面光潔度在納米級(jí)以上，研磨尤其困難。

　　外延片生長(zhǎng)主要依靠生長(zhǎng)工藝和設(shè)備。制造外延片的主流方法是采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)，但即使是這種“最經(jīng)濟(jì)”的方法，其設(shè)備制造難度也非常大，國(guó)際上只有德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、日本等少數(shù)國(guó)家中數(shù)量非常有限的企業(yè)可以進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，設(shè)備非常昂貴，一臺(tái)24片機(jī)器的價(jià)格高達(dá)數(shù)千萬(wàn)元(當(dāng)前價(jià)格約300萬(wàn)美元)。

　　以往歐美廠商主要包括德國(guó)Aixtron、美國(guó)Emcore和英國(guó)Thomas Swan。1992年，德國(guó)Aixtron根據(jù)飛利浦(Philips)授權(quán)專(zhuān)利生產(chǎn)出第一臺(tái)多片式行星式反應(yīng)室的MOCVD機(jī)。此后，Emcore被Veeco收購(gòu)，Thomas Swan被Aixtron收購(gòu)。但歐美企業(yè)對(duì)材料的研究有限，因此設(shè)備的工藝參數(shù)不夠完善。