什么叫蓝宝石衬底材料

蓝宝石衬底材料是一种用于LED芯片衬底的材料，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。

相关介绍：

传统的LED芯片采用正装结构，上面通常涂敷一层环氧树脂，下面以蓝宝石作为衬底。一方面,由于蓝宝石的导热性较差，有源层产生的热量不能及时地释放，而且蓝宝石衬底会吸收有源区的光线,即使增加金属反射层也无法完全解决吸收的问题。

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2001年，LumiLeds研制出了AIGalnN功率型倒装芯片结构，LED芯片通过凸点倒装连接到硅基上。这样大功率LED产生的热量不必经由芯片的蓝宝石衬底，而是直接传到热导率更高的硅或陶瓷衬底，再传到金属底座，由于其有源发热区更接近于散热体，可降低内部热沉热阻。

由SemiLedS研发的以蓝宝石为衬底的垂直结构GaN基LED芯片从2005年11月开始进入市场。制造垂直结构LED芯片有两种基本方法，剥离生长衬底和不剥离生长衬底。

对于制作LED芯片来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪种合适的衬底，需要根据设备和LED器件的要求进行选择。三种衬底材料：蓝宝石（Al2O3）、硅（Si）、碳化硅（SiC）。

参考资料来源：百度百科-蓝宝石衬底

LED蓝宝石衬底有许多优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。

蓝宝石的硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金刚石，但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割，其切割精度均以μm级计算，这对于蓝宝石衬底切割的工艺要求提出了非常高的考验。

由于蓝宝石的光学穿透带很宽，从近紫外光到中红外线都具有很好的透光性。因此被大量用在光学元件、红外装置、高强度镭射镜片材料及光罩材料上。

它具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性、熔点高(2045°C) 等特点，它是一种相当难加工的材料，因此常被用来作为光电元件的材料。目前超高亮度白/蓝光LED的品质取决于氮化镓磊晶(GaN)的材料品质，而氮化镓磊晶品质则与所使用的蓝宝石基板表面加工品质息息相关。

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蓝宝石基板应用种类：广大外延片厂家使用的蓝宝石基片分为三种：

1、C-P1ane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-P1ane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。

3、图案化蓝宝石基板(Pattern Sapphire Substrate 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。

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