襯底材料是LED照明的基礎(chǔ)，也是外延生長的基礎(chǔ)，不同的襯底材料需要不同的外延生長技術(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)路線必然會影響整個產(chǎn)業(yè)的技術(shù)路線，是各個技術(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，實現(xiàn)了高亮發(fā)光并間接實現(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，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GaN基LED是業(yè)界寄予厚望的一個技術(shù)路徑，但因為存在材料失配引起龜裂、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以上，研磨尤其困難。

　　外延片生長主要依靠生長工藝和設(shè)備。制造外延片的主流方法是采用金屬有機物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)，但即使是這種“最經(jīng)濟”的方法，其設(shè)備制造難度也非常大，國際上只有德國、美國、英國、日本等少數(shù)國家中數(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24片機器的價格高達(dá)數(shù)千萬元(當(dāng)前價格約300萬美元)。

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