LED与蓝宝石衬底

2023年LED蓝宝石衬底行业市场调查报告

2023年LED蓝宝石衬底行业市场调查报告LED蓝宝石衬底是一种用于制造LED芯片的关键材料，具有很高的热导性和光传导性。

随着LED照明市场的快速发展，对高品质的LED蓝宝石衬底的需求也在不断增加。

本报告将对LED蓝宝石衬底行业市场进行调查分析。

一、市场概述随着国内外LED照明市场的快速增长，对高品质LED蓝宝石衬底的需求也呈上升趋势。

蓝宝石衬底是一种高纯度的人造蓝宝石材料，具有优异的光学和热学性能，可以提高LED芯片的发光效率和散热性能。

因此，LED蓝宝石衬底已经成为LED照明产业链中不可或缺的一环。

二、市场规模LED蓝宝石衬底市场规模在过去几年中呈现出快速增长的态势。

根据市场调查数据，2019年全球LED蓝宝石衬底市场规模已超过10亿美元，并预计未来几年将保持20%以上的年均增长率。

目前，亚洲地区是全球LED蓝宝石衬底市场的主要消费地，中国市场占据了全球市场的大部分份额。

三、市场竞争LED蓝宝石衬底市场竞争激烈，主要有以下几个方面的竞争因素：1. 产品质量：LED蓝宝石衬底的质量直接影响到LED芯片的性能，因此产品质量是市场竞争的关键因素之一。

2. 价格竞争：由于市场竞争激烈，各家LED蓝宝石衬底企业通过降低产品价格来争夺市场份额。

3. 技术创新：LED蓝宝石衬底技术的创新能力也是企业竞争的重要因素。

不断提升产品性能和降低成本，是企业在市场竞争中获取竞争优势的重要途径。

四、市场前景LED蓝宝石衬底市场在未来几年中仍然具有较大的发展潜力。

随着LED照明市场的快速增长，对高品质的LED蓝宝石衬底的需求将继续增加。

另外，随着科技创新的不断推进，蓝宝石衬底技术也将不断提升。

预计未来几年，市场竞争将更加激烈，各家企业需要通过技术创新和降低成本来提高竞争力。

综上所述，LED蓝宝石衬底市场具有较大的发展潜力，但市场竞争激烈。

企业需要通过提高产品质量、降低成本和不断创新来获取竞争优势。

另外，政府也可通过支持技术研发和创新来促进整个行业的发展。

三种LED衬底比较

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。

目前市面上一般有三种材料可作为衬底：·蓝宝石（Al2O3）·硅 (Si)碳化硅（SiC）[/url]蓝宝石衬底通常，GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。

蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；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。

因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。

图1示例了使用蓝宝石衬底做成的LED芯片。

图1 蓝宝石作为衬底的LED芯片使用蓝宝石作为衬底也存在一些问题，例如晶格失配和热应力失配，这会在外延层中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺造成困难。

蓝宝石是一种绝缘体，常温下的电阻率大于1011Ω·cm，在这种情况下无法制作垂直结构的器件；通常只在外延层上表面制作n型和p型电极（如图1所示）。

在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少，同时增加了器件制造中的光刻和刻蚀工艺过程，结果使材料利用率降低、成本增加。

由于P型GaN掺杂困难，当前普遍采用在p型GaN上制备金属透明电极的方法，使电流扩散，以达到均匀发光的目的。

但是金属透明电极一般要吸收约30%~40%的光，同时GaN基材料的化学性能稳定、机械强度较高，不容易对其进行刻蚀，因此在刻蚀过程中需要较好的设备，这将会增加生产成本。

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（从400nm减到100nm左右）。

添置完成减薄和切割工艺的设备又要增加一笔较大的投资。

蓝宝石的导热性能不是很好（在100℃约为25W/（m·K））。

因此在使用LED器件时，会传导出大量的热量；特别是对面积较大的大功率器件，导热性能是一个非常重要的考虑因素。

蓝宝石衬底简介

蓝宝石衬底简介
外延部 2010-12-16
一.LED蓝宝石简介
蓝宝石的组成为氧化铝(Al2O3)，是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成，其晶体结构为六方晶格结构.。具有耐高温、抗腐蚀、高硬度、熔点高（2045℃）等特点。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，蓝宝石(单晶Al2O3 )C面与 Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小，同时符合GaN 磊晶制程中耐高温的要求，使得蓝宝石晶片成为制作白/蓝/绿光LED的关键材料.
<10 μ m
0.20°±0.05
50.8± 0.05mm
16.0± 1mm
0°±0. 25°
<0.2nm
0.8～ 1.2μ m
科瑞
430±15 μ m
<10 μ m
<10 μ m
<10 μ m
<10 μ m
0.20°±0.1
50.8± 0.1mm
16.0± ;0.2nm
0.5～ 1.0μ m
晶美
430±15 μ m
<10 μ m
<10 μ m
<10 μ m
<15 μ m
0.20°±0.1
50.8± 0.25mm
16.0± 1.0mm
0°±0. 25°
<1nm
0.8～ 1.3μ m
谢谢！
晶棒
机械加工
基片
定向:在切片机上准确定位蓝宝石晶棒的位置,以便于精准切片加工切片:将蓝宝石晶棒切成薄薄的晶片研磨:去除切片时造成的晶片切割损伤层及改善晶片的平坦度倒角:将晶片边缘修整成圆弧状,改善薄片边缘的机械强度,避免应力集中造成缺陷抛光:改善晶片粗糙度,使其表面达到外延片磊晶级的精度清洗:清除晶片表面的污染物(如:微尘颗粒,金属,有机玷污物等) 品检:以高精密检测仪器检验晶片品质(平坦度,表面微尘颗粒等),以合乎客户要求

蓝宝石衬底详细介绍

蓝宝石结晶面示意图
最常用来做GaN磊晶的是C面(0001)这个不具极性的面,所以GaN的极性将由制程决定 (a)图从C轴俯看 (b)图从C轴侧看
下图则分别为蓝宝石的切面图;晶体结构图上视图;晶体结构侧视图; Al2O3分之结构图;蓝宝石结晶面示意图
蓝宝石(Al2O3)特性表
分子式密度晶体结构晶格常数莫氏硬度熔点沸点热膨胀系数比热
Al2O3 3.95-4.1克/立方厘米六方晶格 a=4.785Å , c=12.991Å 9 2045℃ 3000℃ 5.8×10 -6 /K 0.418W.s/g/k (仅次于钻石:10)
热导率
折射率 dn/dt 透光特性介电常数
25.12W/m/k (@ 100℃)
no =1.768 ne =1.760 13x10 -6 /K(@633nm) T≈80% (0.3～5μ m) 11.5(∥c), 9.3(⊥c)
1:C-Plane蓝宝石基板
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.

LED用蓝宝石晶体衬底激光划片工艺

26中国照明电器CHINA LIGHT ＆LIGHTING2010年第3期LED 用蓝宝石晶体衬底激光划片工艺郭琛肖娜（武汉东隆科技有限公司，武汉430074）摘要本文对采用355nm 和266nm 波长激光在不同参数下切割蓝宝石衬底的效果进行比较，对如何取得好的切割效果和表面质量进行研究，实验结果表明266nm 激光更加适合进行蓝宝石衬底的切割，并且给出了获得更好的加工后表面质量的方法。

关键词蓝宝石衬底激光划片精密切割LED 衬底加工Laser Scribing Technology on LED with Sapphire SubstratesGuo ChenXiao Na（ETSC Technologies Co.，Wuhan 430074）Abstract ：This paper presents the sapphire scribing processing and the results based on different laser parameters ，shows the effect of laser wavelength on scribing kerf and surface quality.The results indicate that 266nm UV laser is better for sapphire substrate scribing application.And the author concludes the way to obtain the better surface quality when scribing with 266nm UV laser.Key words ：sapphire substrate ；laser scribing ；precisely cutting ；LED substrate machining1LED 用蓝宝石衬底激光划片工艺概况绝大多数的半导体材料都是原子晶体，而对此类材料的激光加工过程则是一个复杂的过程。

三种衬底材料比较

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。

目前市面上一般有三种材料可作为衬底：·蓝宝石（Al2O3）·硅 (Si)碳化硅（SiC）蓝宝石衬底通常，GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。

蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；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。

因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。

图1示例了使用蓝宝石衬底做成的LED芯片。

图1 蓝宝石作为衬底的LED芯片[/url]使用蓝宝石作为衬底也存在一些问题，例如晶格失配和热应力失配，这会在外延层中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺造成困难。

蓝宝石是一种绝缘体，常温下的电阻率大于1011Ω·cm，在这种情况下无法制作垂直结构的器件；通常只在外延层上表面制作n型和p型电极（如图1所示）。

在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少，同时增加了器件制造中的光刻和刻蚀工艺过程，结果使材料利用率降低、成本增加。

由于P型GaN掺杂困难，当前普遍采用在p型GaN上制备金属透明电极的方法，使电流扩散，以达到均匀发光的目的。

但是金属透明电极一般要吸收约30%~40%的光，同时GaN基材料的化学性能稳定、机械强度较高，不容易对其进行刻蚀，因此在刻蚀过程中需要较好的设备，这将会增加生产成本。

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（从400nm减到100nm左右）。

添置完成减薄和切割工艺的设备又要增加一笔较大的投资。

蓝宝石的导热性能不是很好（在100℃约为25W/（m·K））。

因此在使用LED器件时，会传导出大量的热量；特别是对面积较大的大功率器件，导热性能是一个非常重要的考虑因素。

蓝宝石衬底、LED衬底“四剑客”布局如哪般!

蓝宝石衬底、LED衬底“四剑客”布局如哪般！来源微信公众号：蓝宝石材料蓝宝石材料资讯公众号，每天晚上10点左右推送，都是精华内容哦。

目前用于LED产业化的衬底主要有蓝宝石（Al2O3）、SiC和Si，Cree公司用SiC为衬底，东芝公司宣布8″的硅衬底生长LED将于2013年产业化，其余的大部分以蓝宝石为主。

全球生产蓝宝石衬底有130多家，其中有80多家是近两年加入的。

2012年的需求量约9600万片（以2″计算），其中蓝宝石图形化衬底（PSS）占70%~80%，目前仍以2″和4″衬底片为主，由于同样面积的6″晶片比2″晶片要多出52%芯片，所以预测几年后将以6″为主。

由于生产能力过大，供大于求，致使蓝宝石晶片价格大幅度下降，大约为每片7~8美元。

在蓝宝石晶体生长上大部分采用A轴向生长，取出C轴向的晶片，材料利用率过低，2″为35%左右，6″约为20%。

据有资料显示：采用CHES法直接按C轴向生长，材料利用率可达75%，而且减少了张力和应力，从而降低了衬底晶片的弯曲度和翘曲度，因此，极大提高了蓝宝石衬底的生产效率、晶片质量及降低成本。

近几年全球正在研究很多LED的新衬底，取得了很大成果。

中国生产蓝宝石衬底的企业约50家，其中已投产约30家左右，生产能力已达1亿片/年（以2″计算），超过全球的需求量。

而且由于蓝宝石企业直接生产PSS衬底的不多，企业的竞争力较差，企业走向转型、整合、兼并是必然的。

另外，还有山东华光采用SiC衬底生长LED，南昌晶能采用6″的Si衬底生长LED，均取得较好成果。

蓝宝石衬底（1）图形衬底衬底是支撑外延薄膜的基底，由于缺乏同质衬底，GaN基LED一般生长在蓝宝石、SiC、Si等异质衬底之上。

发展至今，蓝宝石已经成为性价比最高的衬底，使用最为广泛。

由于GaN的折射率比蓝宝石高，为了减少从LED出射的光在衬底界面的全发射，目前正装芯片一般都在图形衬底上进行材料外延以提高光的散射。

led蓝宝石衬底基片生产流程

led蓝宝石衬底基片生产流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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LED用蓝宝石基板衬底详细介绍

未来展望
技术创新
随着科技的不断进步，蓝宝石基板衬底技术将不断突破，提高晶体质量、降低成本、优化散热性能等方面将取得更多进展。
市场需求增长
随着LED照明、显示等领域的快速发展，蓝宝石基板衬底的市场需求将持续增长，为产业发展带来更多机遇。
产业链协同发展
蓝宝石基板衬底产业的发展需要与LED芯片、封装等环节紧密合作，形成协同发展的产业链，共同推动LED产业的进步。
LED用蓝宝石基板衬底详细介绍
• LED与蓝宝石基板衬底概述 • LED用蓝宝石基板衬底的应用 • LED用蓝宝石基板衬底的特性 • LED用蓝宝石基板衬底的生产工艺 • LED用蓝宝石基板衬底的挑战与展望
01
LED与蓝宝石基板衬底概述
LED简介
01
02
03
LED简介
LED（Light Emitting Diode）是一种固态电子器件，通过电流激发半导体材料产生可见光。
抗氧化性
蓝宝石不易氧化，能够延长LED的使用寿命。
环境适应性
蓝宝石可以在各种环境下稳定工作，适应性强。
光学特性
高透光性
蓝宝石具有高透光性，能够让更多的光线通过，从而提高LED的
亮度和发光效率。
抗光反射
蓝宝石具有很好的抗光反射性能，可以减少光线的散射和反射，提
高LED的出光效果。
色彩稳定性
蓝宝石的折射率和色散性能稳定，能够保证LED的色彩稳定性。
市场挑战
成本压力
蓝宝石基板作为高端LED芯片的衬底材料，成本较高，需要不断降低生产成本以适应市场需求。
竞争激烈
随着LED市场的竞争加剧，蓝宝石基板衬底面临着来自其他材料的竞争压力，如硅基、碳化硅基等。

LED蓝宝石图形化衬底制备工艺研讨

LED蓝宝石图形化衬底制备工艺研讨摘要：随着社会经济的不断发展，能源的需求量不断增加，为了能够将有效降低能源的损耗，实现能源的可持续发展目标，我国对于节能环保事业的发展尤为的关注。

基于科学技术的发展，我国在照明领域开展的环保事业发展取得了一定的成就。

例如LED的研发和应用，其在使用的过程中不仅节能环保，同时也体积比较小，且功能时效时间比较长，与普通的照明源对比来讲更具有发展前景。

经过技术研发人员的不懈努力，找到了一种能够有效提升LED出光率的新技术，即通过蓝宝石图形化衬底实现LED高出光率的目标，为LED广泛应用于多个领域地奠定了坚实的基础。

本文通过对蓝宝石图形化衬底提升LED出光率的机理、表面微结构对LED发光率的影响进行了分析，并探讨了LED蓝宝石图形化衬底的制作过程。

关键词：LED；蓝宝石图形衬底；制备工艺引言：随着物质生活水平的提升，社会群众对于环保节能产业的发展也越发地关注，只有合理控制能源的消耗，才能够有效地提升能源和生态环境可持续发展的潜力。

环保节能在各行各业的发展中都是非常重要战略目标。

在照明领域最显著的发展便是LED的发展与应用，因为其具备良好的性能，尤其在环保节能方面表现出来的优势得到了社会群众的认可，所以被推广到很多的领域的实际应用当中，例如用于一般的照明、LCD背光源等。

随着蓝宝石图形化衬底制备工艺的不断发展，让LED制备白光逐渐成了现实，对于LED的进一步推广和应用有着非常显著的作用。

值得一提的是，LED虽然作为一种特别的固态光源与当前的社会环境倡导节能减排的理念具有极高的契合度，但是在LED实际的发展与应用中还是存在着一些问题，只有技术研发人员加强对LED的创新和优化，才能够为LED的广泛应用，在照明领域代替当前的所使用的传统光源。

为环保节能社会的建设提供良好的支持。

1.LED蓝宝石图形化衬底提高GaN基LED出光率的作用机理1.1降低GaN外延层位错密度在LED衬底材料中蓝宝石所具备的机械性能、可靠性以及易控制特性远超过其他的衬底材料，如单晶硅、单晶碳化硅等。

蓝宝石衬底简介

五.蓝宝石衬底的应用
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。
二.蓝宝石晶体结构
蓝宝石切面图
晶体结构图上视图
三.蓝宝石(Al2O3)特性
分子式密度晶体结构晶格常数 Al2O3 3.95-4.1克/立方厘米六方晶格 a=4.785Å , c=12.991Å
莫氏硬度
熔点沸点热膨胀系数比热热导率折射率
9 (仅次于钻石:10)
2045℃ 3000℃ 5.8×10 -6 /K 0.418W.s/g/k 25.12W/m/k no =1.768 ne =1.760
一.LED蓝宝石简介
蓝宝石的组成为氧化铝(Al2O3)，是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成，其晶体结构为六方晶格结构.。具有耐高温、抗腐蚀、高硬度、熔点高（2045℃）等特点。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，蓝宝石(单晶Al2O3 )C面与 Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小，同时符合GaN 磊晶制程中耐高温的要求，使得蓝宝石晶片成为制作白/蓝/绿光LED的关键材料.
<10 μ m

关于LED蓝宝石衬底的调研报告

关于LED蓝宝石衬底的调研报告1:蓝宝石详细介绍蓝宝石的组成为氧化铝(Al2O3)，是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成,其晶体结构为六方晶格结构.它常被应用的切面有A-Plane,C-Plane及R-Plane.由于蓝宝石的光学穿透带很宽,从近紫外光(190nm)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℃）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，蓝宝石(单晶Al2O3 )C 面与Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小，同时符合GaN 磊晶制程中耐高温的要求，使得蓝宝石晶片成为制作白/蓝/绿光LED的关键材料.下图则分别为蓝宝石的切面图;晶体结构图上视图;晶体结构侧视图; Al2O3分之结构图;蓝宝石结晶面示意图最常用来做GaN磊晶的是C面(0001)这个不具极性的面,所以GaN的极性将由制程决定(a)图从C轴俯看 (b)图从C轴侧看2 蓝宝石晶体的生长方法蓝宝石晶体的生长方法常用的有两种:1:柴氏拉晶法(Czochralski method),简称CZ法.先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤，再利用一单晶晶种接触到熔汤表面，在晶种与熔汤的固液界面上因温度差而形成过冷。

于是熔汤开始在晶种表面凝固并生长和晶种相同晶体结构的单晶。

晶种同时以极缓慢的速度往上拉升，并伴随以一定的转速旋转，随着晶种的向上拉升，熔汤逐渐凝固于晶种的液固界面上，进而形成一轴对称的单晶晶锭.2:凯氏长晶法(Kyropoulos method),简称KY法,大陆称之为泡生法.其原理与柴氏拉晶法(Czochralskimethod)类似，先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤，再以单晶之晶种又称籽晶棒)接触到熔汤表面，在晶种与熔汤的固液界面上开始生长和晶种相同晶体结构的单晶，晶种以极缓慢的速度往上拉升，但在晶种往上拉晶一段时间以形成晶颈，待熔汤与晶种界面的凝固速率稳定后，晶种便不再拉升，也没有作旋转，仅以控制冷却速率方式来使单晶从上方逐渐往下凝固，最后凝固成一整个单晶晶碇.3 蓝宝石衬底加工流程蓝宝石基片的原材料是晶棒,晶棒由蓝宝石晶体加工而成.其相关制造流程如下:蓝宝石晶体晶棒晶棒基片4 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-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。

关于LED用蓝宝石图形化衬底探讨

电子质量2017年第02期(总第359期)关于LED 用蓝宝石图形化衬底探讨Discussion about LED PSS(Patterned Sapphire Substrates)斯芳虎（福建三安光电股份有限公司,福建泉州362400）Si Fang-hu (Fujian Sanan Electronics Co.,Ltd,Fujian Quanzhou 362400）摘要：该文主要介绍了LED 用蓝宝石图形化衬底的基础知识。

图形化衬底可分为湿法蚀刻(WPSS)和干法蚀刻(DPSS)两种，其基本的制作原理。

两种图形化衬底的主要特性参数探讨，以及量测和评价方法。

关键词：LED 发光二极管；外延层；衬底；曝光；干法蚀刻；湿法蚀刻；显影中图分类号：TN305文献标识码：A文章编号：1003-0107(2017)02-0037-04Abstract:This paper mainly discuss the LED with the basic knowledge of PSS.PSS Can be divided into wet etching(WPSS)and dry etching(DPSS),its basic principle.The main characteristic parameters of substrate is introduced,and how to measure and evaluation method.Key words:LED(Light Emitting Diode);Epitaxial-layer;Sapphire;Exposure;Dry-etching;Wet-etching;De-velopmentCLC number:TN305Document code:AArticle ID ：1003-0107(2017)02-0037-04作者简介：斯芳虎(1980-)，男，中级工程师，学士学位，主要研究方向为GaN/GaAs 基LED 芯片、PSS 衬底失效分析,LED lamp/显示模块/PSS 衬底的故障分析，制程良率的提升。

蓝宝石衬底介绍

蓝宝石衬底介绍led用衬底材料一般有蓝宝石衬底，碳化硅衬底及硅衬底三种，其中蓝宝石衬底应用最广泛，因为其加工方法以及加工成本等与其他两种相比较都有不小的优势。

虽说在晶格匹配上面是氮化镓衬底砷化镓衬底最为匹配，但其生产加工方法要比碳化硅及硅等都更难上加难。

目前，GaN基LED的衬底材料很多，但可用于商业化的衬底只有蓝宝石和碳化硅两种。

Gan、Si和ZnO等其他衬底仍处于研发阶段，离工业化还有一定距离。

一、红黄光led红色LED主要有gap（二元系）、AlGaAs（三元系）和AlGaInP（四元系）。

Gap和GaAs主要用作衬底，蓝宝石Al 2O 3和硅衬底尚未工业化。

1、gaas衬底：在使用lpe生长红光led时，一般使用algaas外延层，而使用mocvd生长红黄光led时，一般生长alingap外延结构。

外延层生长在gaas衬底上，由于晶格匹配，容易生长出较好的材料，但缺点是其吸收这一波长的光子，布拉格反射镜或晶片键合技术被用于消除这种额外的技术问题。

2.Gap衬底：当使用LPE生长红色和黄色LED时，通常使用Gap外延层，波长范围为565-700nm；当使用VPE生长红色和黄色LED时，生长GaAsP外延层，波长在630-650nm之间；当使用MOCVD时，通常会生长AlInGaP外延结构。

这种结构解决了GaAs衬底光吸收的缺点，直接在透明衬底上生长LED结构，但缺点是晶格失配。

生长InGaP和AlGaInP结构需要缓冲层。

此外，基于gap的iii-n-v材料体系也引起了广泛的兴趣。

这种材料结构不仅可以改变带宽，而且当只添加0.5%的氮时，也可以改变带隙从间接到直接，并且在红色区域（650 nm）有很强的发光效应。

使用这种结构制造led，可以从Gan P晶格匹配异质结构一步外延形成led结构，并且可以省略GaAs衬底去除和晶圆键合透明衬底的复杂过程。

二、蓝绿光led用于氮化镓研究的衬底材料很多，但只有两种可用于生产的衬底，即蓝宝石al2o3和碳化硅SiC。

2024年LED蓝宝石衬底市场发展现状

2024年LED蓝宝石衬底市场发展现状引言LED蓝宝石衬底作为一种新兴的材料，在LED领域具有广泛的应用前景。

本文将对LED蓝宝石衬底市场的发展现状进行探讨。

首先，我们将介绍LED蓝宝石衬底的基本概念和特点，然后通过对市场规模、主要厂商、应用领域和发展趋势的分析，全面了解LED蓝宝石衬底市场的现状。

1. LED蓝宝石衬底的基本概念和特点1.1 基本概念LED蓝宝石衬底是一种以蓝宝石为基础材料制造的衬底，广泛应用于半导体领域。

它的独特结构和性能使其成为LED芯片制造的理想材料。

1.2 特点LED蓝宝石衬底具有以下几个显著的特点：•高热导率：LED蓝宝石衬底具有较高的热导率，能有效散热，提高LED 芯片的效率和寿命。

•光学透明性：蓝宝石晶体具有优异的光学透明性，能够让光线透过，提高LED芯片的发光效果。

•优异的机械稳定性：LED蓝宝石衬底具有优异的机械稳定性，能够保证LED芯片在运行过程中的可靠性和稳定性。

2. LED蓝宝石衬底市场规模2.1 市场概况目前，全球LED蓝宝石衬底市场规模不断扩大。

LED蓝宝石衬底在LED芯片制造中的重要性逐渐受到认可，并得到了广泛应用。

2.2 市场主要厂商在全球LED蓝宝石衬底市场中，主要厂商包括： - Rubicon Technology - Monocrystal - Crystal Applied Technology - Silian Tech - Crystaland - Crystalwise Technology - Kyocera - Namiki这些厂商通过技术研发、生产扩张和市场推广等方式，积极推动着市场的发展。

3. LED蓝宝石衬底的应用领域目前，LED蓝宝石衬底广泛应用于以下几个领域：3.1 LED照明随着LED照明市场的快速崛起，LED蓝宝石衬底作为一种关键材料得到了广泛应用。

LED蓝宝石衬底能够提供高亮度的光线，并具有优异的散热性能，提高了LED 照明产品的效率和寿命。

2024年LED蓝宝石衬底市场前景分析

2024年LED蓝宝石衬底市场前景分析1.引言蓝宝石衬底作为一种新型的材料，在LED (Light Emitting Diode) 工业中具有广阔的应用前景。

本文将对LED蓝宝石衬底市场前景进行分析，以便为相关行业提供参考。

2.市场规模与趋势随着LED技术的不断发展，蓝宝石衬底在LED市场中的需求也随之增加。

目前，全球LED市场规模不断扩大，预计在未来几年仍将保持稳定的增长趋势。

蓝宝石衬底作为一种理想的材料，被广泛应用于LED芯片的制造过程中，因而在市场中占据重要位置。

3.优势与应用LED蓝宝石衬底具有多重优势。

首先，它具有良好的激光结构应力匹配性能，使得LED芯片具有稳定的性能和长寿命。

其次，蓝宝石衬底具有优异的导热性能，能够为LED芯片提供良好的散热条件，从而提高LED的工作效率。

此外，蓝宝石衬底还具有优异的光学特性，使得LED芯片具有良好的发光效果和颜色稳定性。

LED蓝宝石衬底的应用领域广泛。

在照明行业中，LED蓝宝石衬底可用于制造高效节能的LED灯具，以替代传统的照明设备。

在电子显示行业中，蓝宝石衬底可用于制造高清晰度的LED显示屏，应用于电视、手机和平板等产品中。

此外，在激光技术领域，蓝宝石衬底还可用于制造高功率激光器和激光传感器等设备。

4.市场竞争态势目前，全球LED蓝宝石衬底市场竞争激烈，主要由少数几家大型企业主导。

这些企业拥有先进的生产工艺和技术实力，能够生产高质量的LED蓝宝石衬底产品。

此外，它们还具备较强的市场销售能力和品牌影响力，使得其在市场中占据较大份额。

5.市场机遇与挑战LED蓝宝石衬底市场面临着一些机遇和挑战。

随着技术的进步和成本的降低，LED蓝宝石衬底的价格逐渐下降，使得更多的企业可以采用该材料来制造LED产品。

此外，政府对于节能减排的政策支持也为LED蓝宝石衬底市场提供了机遇。

然而，市场上存在一些潜在的挑战。

首先，蓝宝石衬底的生产成本仍然较高，限制了其在某些领域的应用。

led蓝宝石基板

技术发展方向
高效化
通过改进LED芯片结构和封装工艺，提高LED的发光效率和寿命，
降低能耗和成本。
小型化
随着消费电子产品对轻薄短小的需求增加，LED蓝宝石基板需要进一步减小尺寸和重量，提高集
成度。
智能化
结合物联网、人工智能等技术，实现LED蓝宝石基板的智能化控制和自适应调节，提高产品的智
能化水平。
通过改进生产工艺和设备，提高蓝宝石基板的产量和良品率，可以降低单位产品的成本。此外，企业还可以采用智能制造技术，实现自动化、信息化生产，进一步提高生产效率。
技术创新
总结词
技术创新是推动LED蓝宝石基板产业发展的关键动力。
详细描述
随着科技的不断发展，LED蓝宝石基板产业也在不断创新。企业需要加大技术研发投入，积极探索新的材料和工艺，以提高产品的性能和降低成本。同时，还需要加强与科研机构和高校的合作，共同推动技术创新和产业发展。
总结词
LED蓝宝石基板具有优异的光学性能，能够满足各种光学应用的需求。
详细描述
蓝宝石基板透明度高，能够透过短波长的光线，是制造LED 灯具和显示器的理想材料。同时，蓝宝石基板的折射率较高，能够有效地引导光线，提高LED的出光效率和亮度。此外，蓝宝石基板的表面光洁度高，能够减少光线的散射和反射损失，提高LED的光效和亮度均匀性。
制造工艺
原材料
表面处理
采用高质量的蓝宝石晶体作为原材料。
在蓝宝石基板上进行金属化处理，以实现LED芯片与基板的良好接触。
加工工艺
通过切割、研磨、抛光等工艺，将蓝宝石晶体加工成所需的形状和尺寸。
应用领域
01
02
03
照明
LED蓝宝石基板广泛应用于照明领域，如LED灯具、背光显示等。

LED用蓝宝石衬底介绍

蓝宝石<Al2O3>特性表
Al2O3
3.95-4.1克/立方厘米
六方晶格
a=4.785Å , c=12.991Å
9
(仅次于钻石:10)
2045℃
3000℃
5.8×10 -6 /K
0.418W.s/g/k
25.12W/m/k (@ 100℃)
no =1.768 ne =1.760
13x10 -6 /K(@633nm)
5 蓝宝石基板的主要技术参数
外延片厂家因为技术及工艺的不同,对蓝宝石基板的要求也不同,比如厚度,晶向等.
下面列出几个厂家生产的蓝宝石基板的一些基础技术参数< 以成熟的C面2英寸蓝宝石基板为例子>.更多的则是外延片厂家根据自身的技术特点以及所生产的外延片质量要求来向蓝宝石基板厂家定制合乎自身使用要求的蓝宝石基板. 即客户定制化.
目前大部分的蓝光/绿光/白光LED产品都是以日本##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.
2:图案化蓝宝石基板 <Pattern Sapphire Substrate简称PSS>
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<蓝宝石基板上的凹凸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##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.

蓝宝石衬底折射率

蓝宝石衬底折射率
摘要：
1.蓝宝石衬底的概述
2.蓝宝石衬底的折射率
3.蓝宝石衬底折射率的应用
4.蓝宝石衬底折射率的测量方法
5.总结
正文：
【1.蓝宝石衬底的概述】
蓝宝石衬底是一种用于制作LED（发光二极管）的基板材料，具有高导热性、高硬度和良好的抗磨损性能。

由于其优异的物理和化学性质，蓝宝石衬底被广泛应用于LED 照明、显示及其他光电子器件领域。

【2.蓝宝石衬底的折射率】
蓝宝石衬底的折射率是指蓝宝石材料对光的传播速度与真空中光速的比值。

蓝宝石的折射率通常在1.76 至1.80 之间，这意味着光在蓝宝石中的传播速度较慢，会在蓝宝石表面产生全反射现象。

全反射使得光线在蓝宝石表面不会发生损失，有利于光能的输出。

【3.蓝宝石衬底折射率的应用】
蓝宝石衬底折射率的应用主要体现在LED 的制备过程中。

由于蓝宝石具有良好的折射性能，可以提高LED 的光输出效率。

在LED 制作过程中，通过在蓝宝石衬底上生长半导体材料，形成PN 结，当电流通过时，产生光子，
实现光的发射。

【4.蓝宝石衬底折射率的测量方法】
蓝宝石衬底折射率的测量方法有多种，常见的有光纤法、光栅法和干涉法等。

这些方法的基本原理都是通过测量光在蓝宝石中的传播速度来计算折射率。

不同的测量方法对应的测量精度和适用范围有所不同，需要根据实际需求选择合适的测量方法。

【5.总结】
蓝宝石衬底折射率对于LED 的制备和性能优化具有重要意义。

通过选择合适的蓝宝石衬底材料和合理的制备工艺，可以提高LED 的光输出效率，从而实现更高效、节能的光源应用。

LED与蓝宝石衬底LED（Light-Emitting Diode，缩写LED）是发光二极管的简称。

发光二极管的发光效率是白炽灯的10倍，其寿命可达10以上，具有节能和体积小的特点，产品主要用于液晶电视机、汽车、照明、交通信号、景观及显示牌。

2009年下半年开始，LED市场出现大飞跃，作为高成长性的新兴产业，预计到2015年，LED产业规模将突破5000亿元，其中普通照明行业1600亿元，大尺寸液晶电视背光行业1200亿元，汽车照明行业200亿元、普通照明行业1600亿元，景观、显示等行业1000亿元。

LED产业链条大致可以分为三个部分，分别是上游基片生长、外延片制造，中游的芯片封装和下游的应用产品。

在整个产业链中，最核心的部分在基片生长和外延片制造环节，二者技术含量比较高，占全行业近70%的产值和利润。

LED的核心部分是外延片。

蓝绿光LED是在蓝宝石基片上生长GaN（氮化镓）形成PN结，见图1。

图1 LED外延片结构（2）几种LED衬底：当前用于GaN基LED的衬底材料比较多，但是能用于商品化的衬底目前只有两种，即蓝宝石和碳化硅衬底。

蓝宝石（Al2O3）通常，GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。

蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石（Al2O3）衬底的生产技术成熟、价格适中，化学稳定性好、不吸收可见光、器件质量较好；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。

因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。

但蓝宝石导热性差的缺点，在大功率器件中显得突出。

碳化硅衬底除了Al2O3衬底外，目前用于氮化镓生长衬底就是SiC，它在市场上的占有率位居第2，目前还未有第三种衬底用于氮化镓LED的商业化生产。

采用SiC材料作为衬底制作的器件的导电和导热性能都非常好，有利于做成面积较大的大功率器件。

但不足方面也很突出，如价格太高、晶体质量难以达到Al2O3和Si那么好、机械加工性能比较差。