近年来，我国LED显示屏产业技术创新能力表现不足，企业的总体创新水平比较低。主要表现在技术含量高的新产品、引领市场发展的核心产品不足，“克隆”技术和产品的现象普遍，行业内能在推动技术进步和提升行业整体发展水平方面发挥积极作用的龙头企业缺乏，企业在研发方面的投入严重不足。

对蓝宝石的评价基于它的色泽和纯度，紫色，绿色是最普遍的蓝宝石的次级色泽。超过15%紫色泽的蓝宝石被认为是优质蓝宝石。蓝宝石中如果参杂绿色就被认为是劣质蓝宝石。灰色减少了饱和度和光泽，因此对蓝宝石等级有负面影响。优质蓝宝石的颜色介于艳紫色和紫蓝色之间，基本蓝色泽占至少85%，次级色泽占15%，基本不存在绿色泽和灰色泽。

薄蓝宝石晶体，也被用于作为高能高频率CMOS（互补金属氧化导体）集成电路的绝缘衬底。这种集成电路也被称之为SOS(蓝宝石上硅薄膜)芯片。它们尤其有利有大幅频率应用，例如移动电话，警车和消防车鸣笛，卫星通讯系统等。

选择人造蓝宝石晶体而非其他材料作为衬底的原因是蓝宝石的导电率底，但是导热率相对高。因此，蓝宝石电绝缘性好，同时能够很好地将大量的集成电路运行产生的热能导走。

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对于制作LED芯片来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。目前市面上有三种材料可作为衬底：蓝宝石衬底，硅衬底，碳化硅衬底。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。下面本文将为大家介绍蓝宝石衬底的优势和劣势。
 

优势：
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。

劣势：
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400μm减到100μm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。为了克服以上困难，很多人试图将GaN光电器件直接生长在硅衬底上，从而改善导热和导电性能。             

评价：
蓝宝石是用于GaN生长最普遍的衬底，其优点是化学稳定性好，不吸收可见光、价格适中、制造技术相对成熟。导热性差虽然在器件小电流工作中没有暴露明显不足，却在功率型器件大电流工作下问题十分突出。

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随着LED产业的快速发展，全球市场对蓝宝石衬底的需求急速扩大，但蓝宝石衬底却十分短缺并受制于国外供应商，于是很多机构、企业纷纷开始投入力量及资金来研究蓝宝石长晶技术。
据悉，投入到蓝宝石衬底领域里的研究主要分两大块：一是采购国外的长晶炉，以期掌握关键技术来获取蓝宝石晶体，这个以贵阳工投、江西赛翡等企业为典型代表。但有调查表明，使用国外长晶炉也存在着“品质低”、“成品率不高”等问题，以至于常和国外长晶炉的供应商产生纠纷。此外，国外不会将先进的、大尺寸的炉型卖给中国企业，所以很难从其被淘汰的旧炉型中掌握真正的优良技术；二是透过自身力量研发长晶炉，这以深圳晶蓝德、新疆紫晶等企业为典型代表。目前，低小、轻量级（50、60公斤以下）蓝宝石长晶炉的技术难题已基本被克服，而大尺寸、重量级（85、100公斤左右）蓝宝石长晶炉项目也取得了重大进展。

深圳晶蓝德董事长刘世全介绍，“我们介入蓝宝石长晶炉的研究已经有3年多的时间，很早就掌握了低小、轻量级蓝宝石长晶炉的技术，不过考虑到其经济价值并不高（国外企业打压倾销，小尺寸蓝宝石晶元暴跌），就没有将其推向市场，而是把主要精力集中在研发大尺寸长晶炉上。功夫不负有心人，在2012年6月左右，我们自主研发的85公斤级蓝宝石衬底炉已经可以长出不错的晶体了。” 不过，一向潜心于研发的刘世全并不满足于此，“虽然我们的大尺寸蓝宝石长晶炉项目已经取得了不错的成绩，似乎可以‘交账’了，但我们并不急于推向市场，这大半年来还在持续不断地研究，争取尽快将长晶炉的成品率提至最高。我们的目标是要做出成品率高的、能够真正商品化的长晶炉，它能够在规程操作之下大批量地生产出高品质的蓝宝石晶体。” “预期再有半年的时间，我们的大尺寸蓝宝石长晶炉应该能基本稳定地生产超过100公斤的晶体。” 刘世全向《广东LED》记者透露。

晶蓝德耗费了大量人力、物力、财力，才得以冲破蓝宝石长晶炉技术上的重重关卡，而这一切的努力并非仅仅为了经济利益。刘世全表示，“100公斤级的蓝宝石长晶炉，能够稳定地投入运行，对于我们LED行业来说，可以打破国外对我们的垄断并将跻身于世界先进技术国家的行列。”另外，“由于蓝宝石是世界第二硬度高（仅排在金刚石之后）的材料，这使其天生就适合作为一种耐磨材料，可用于耐磨轴承、眼镜片、智能手机屏幕等。但由于现在蓝宝石价格昂贵，应用并不广泛。而蓝宝石长晶技术的突破，会使蓝宝石的生产成本极大幅度地降低，从而让蓝宝石进入民用成为可能，将推动蓝宝石在民用领域的运用。这对于国家和社会都具有十分重要的意义。”

晶蓝德在蓝宝石长晶技术领域取得的成绩也得到了各级政府的高度重视，广东省科技厅叶景图副厅长、周木堂副巡视员调研该项目时，就予以高度评价，并期望团队攻坚克难、抢占国际制高点。

广东省半导体照明产业联合创新中心眭世荣认为，100公斤级的蓝宝石长晶炉一旦突破，将是我国研发具有核心自主知识产权装备制造业国产化进程的跨越性突破。

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