虽然马库斯韦德尔讨论6过渡-或8-晶圆最终将会带来成本更低的LED灯但是业者必须克服的技术和后勤方面的挑战，在搜索切割制造LED的成本，改用大直径（ 6 - 8英寸， 150 - 200毫米）底物往往是提出了一个关键的解决方案。事实上，它是如此频繁，人们可能会认为已经发生了大规模过渡到大口径提及。这种转变是缓慢发生的，由于技术和后勤方面的挑战。但正如我们将要讨论的优势最终将足够显著的LED制造商将移动到更大尺寸玻璃基板，降低元件成本，并进一步加速采用固态照明（SSL ） 。

分析家们预测， 2013年，产量不到20 ％将在6英寸晶圆，与8中甚至没有出现在显著的数字，今年。从现在甚至三年中，大直径只有预计将打破所有基板尺寸的中间点。

这可能会作为一个惊喜，因为对于大口径的需求应该是非常高的 - 它经常被援引为根本，节省成本压低LED芯片的价格。随着全行业搜索显著降低成本，以及大口径视为做到这一点的关键途径，为什么没有更多的芯片生产商使这个开关？

要回答这个问题，我们将着眼于三个方面。首先，什么是大口径的真正好处？第二，如果好处是真正伟大的，那么为什么没有更多的厂商切换？最后，我们来看看一些可能带来更快的大口径采纳的潜在干扰，如c轴CHES （控制加热提取系统）技术 - 随着8英寸衬底的前景。


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天然蓝宝石材料（蓝宝石）通常指的是氧化铝（Al2O3）的单晶形式。天然蓝宝石锭含有少量的钛和铁，这使得它蓝宝石的蓝色。蓝宝石是比红色以外的任何颜色（红宝石）发现了宝石级刚玉。纯刚玉是无色的氧化铝（Al2O3）。虽然大多数人认为蓝宝石作为蓝，宝石可以在几乎任何颜色可以发现，由于金属如铁，铬，钛和微量的存在。

由于在天然存在的晶体中的杂质和小的天然晶体尺寸，天然蓝宝石锭材料很少用于蓝宝石晶片的制造。


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蓝宝石晶片，光学，半导体晶圆是一个日益重要的制造业务。蓝宝石衬底为LED氮化镓（GaN）发光二极管正在促进能源节约和蓝宝石晶圆的数量急剧增加。

基面蓝宝石衬底抛光用一个或两个表面都为LLL-V和LL-VL合成物，如氮化镓为鲜艳的蓝色和绿色LED和激光二极管的发展非常有用。其他应用包括碲镉汞红外检测器的应用程序。


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根据最新的“全球蓝宝石基板市场报告”由市场研究机构集邦科技的LED内部的研究部门公布，蓝宝石基板制造商有关非LED应用市场在2013年的新兴需求，如手机设备应用程序，乐观硅 - 蓝宝石（SOS） 以及窗膜。在将来这样的前景，仍有不少厂商尽管市场价格低争食非LED的应用，并计划进行生产。

由于供应过剩，从LED外延片制造商蓝宝石基板的质量要求有所上升，票据LED内部的。现有的LED制造商更愿意使用由泡生法（ KY ）法生长的蓝宝石晶锭，所以它已经变得更加困难，大多数新来者进入LED供应链。因此，除了一线大厂，大多数蓝宝石晶棒厂商的使用率一直在50％以下。然而，由于蓝宝石推出的相机镜头在苹果的iPhone5的，从非LED应用的蓝宝石基板的需求已经开始消化过剩产的一部分，蓝宝石衬底产业将进入良性循环。


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在非LED应用包括智能手机相机镜头盖加home键盖蓝宝石衬底的需求增加，供需形势已经有了好转。在智能手机使用的蓝宝石基板将占用大部分的产能，说高级副总裁全球销售总监米哈伊尔Berest ——一个大型的全球蓝宝石基板制造商。预计1Q14和2Q14基板价格将有大幅增长10 ％至15％。

继苹果在最新的iPhone家按钮使用蓝宝石基板，业内人士预测，智能手机制造商将很快开始使用蓝宝石衬底的手机显示，表示Berest在接受采访时LEDforum 2013 。已经使用蓝宝石衬底的公司包括苹果和LG 。目前的产能需求2NCH蓝宝石衬底是约1.5 〜2万件。

对于高端应用的蓝宝石基板正面临着20〜30 ％的供应短缺。瑞星使用蓝宝石基板的LED灯之外提供了涨价的机会，说Berest 。随着增加对LED之外的应用需求， LED芯片制造商目前正在延长期蓝宝石衬底订单。

蓝宝石基板价格将开始increasing10 ％到15％在1Q14 。预计价格也高达10％-15％在2Q14 ，说Berest 。智能手机制造商也将开始使用蓝宝石衬底的电话显示在2014年。采用蓝宝石衬底在显示屏的新产品推出，可能会导致未来价格上涨。


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蓝宝石晶片具有完整的定位选项，包括C面，A面，R面和M面，直径范围从1“到4 ” ，方形基片也可作为良好，尺寸从10 ×10毫米到100 x 100毫米。基板生产按SEMI标准具有良好的表面粗糙度Ra < 5A和高清洁度，。蓝宝石晶片是由提拉法生产的，由于它的高强度，高抗腐蚀高耐磨损，低介电损耗和良好的电绝缘性，单晶蓝宝石晶片扮演的蓝色LED与高Tc超导体的材料越来越重要的作用和微波应用。

厚的氮化镓层使用这些层的同质外延衬底以提高激光二极管器件的质量或发光二极管的目的增加了氢化物气相外延（HVPE ） ，HVPE是一层厚厚的发展是非常有用的因为增长率可以从几十可达每小时百微米。在该实验中，通过生长形成在氧化硅掩模开口开始作为选择性生长。面由平面形成的早期阶段和从这些方面对氧化硅掩模聚结开发的连续膜。因此，氮化镓层，位错密度低至6 ×107厘米²生长在2英寸直径的蓝宝石晶片。这些氮化镓层是无裂纹和有镜面般的表面。


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蓝宝石的物理、化学和光学特性使得它耐高温，抗热震，水和沙子侵蚀，耐划伤的独特组合的材料。这是一个卓越的窗口材料，许多红外应用从3微米至5微米。 C面蓝宝石衬底被广泛地用于生长III-V族和II-VI族化合物，诸如氮化镓为蓝色LED和激光二极管，而R面蓝宝石衬底被用于硅的微电子集成电路应用的异质外延沉积。

一个平面r面蓝宝石衬底高度取向单层碳纳米管阵列的高吞吐量的增长，这是用化学气相沉积法用铁作为催化剂来实现。纳米管以a面蓝宝石生长正常排列的方向。它们通常是几十微米长的，为1.34 ±0.30 nm的窄的粒径分布。与此相反，无定向性的增长实现对c面和m面蓝宝石，或当钛膜代替铁蛋白，被用作催化剂。这样的取向控制很可能与碳纳米管和蓝宝石衬底，其是支持的观察，当纳米管的第二层生长，它们随后在气体流动方向之间的相互作用。这些排列的碳纳米管阵列可以使之积，可扩展的纳米管器件和系统的建设。


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氧化铝表面氮化及由氨分子束外延（MBE）在蓝宝石基板上的氮化铝薄膜的随后生长动力学进行了研究。氮化铝的生长过程中表面形貌演化研究了原位反射高能电子衍射和易地通过原子力显微镜。据发现，氮化铝层表面厚度大于100 nm的有两个主要特点：相当流畅的背景和小丘的明显量。的生长条件下的AlN的表面形貌的影响进行了研究，以便找到一种方式，减小了小丘的密度。氮化的蓝宝石表面与后续治疗下氨气流量对表面的修饰通过少量的铝（ 1-2单层）的建议，生长改性表面层的氮化铝表面形貌的改善是证明。

氮化铝的单晶层被生长在蓝宝石衬底1000和1100 ℃下的氯化铝与氨的气相反应之间。纯度、颜色、结晶度、生长形态并且外延层的电阻率进行了研究。红外线镜面反射的测量有可观的应变在氮化铝-蓝宝石外延界面的存在。光吸收数据有力地表明在氮化铝是一种直接带隙材料具有约6.2eV的在室温下的值。


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氮化镓微发光二极管（微型LED）与单片集成微透镜已被证实。微透镜，具有44微米的焦距和均方根的〜 1nm的方粗糙度，已被制作在微型LED的阵列的一个蓝宝石衬底的抛光后表面由抗蚀剂热回流和等离子体蚀刻。微透镜的光学性质已经证明，以改变LED发射器的发射模式。光从这种混合装置发出的锥显著比传统的广泛区域的设备少发散。的微型发光二极管和微透镜技术的结合提供了用于在基于氮化镓的发光体的整体效率进一步提高的潜力。

基于单晶氮化镓金属半导体场效应晶体管（ MESFET ）的制备和表征。氮化镓层是使用低pressuremetalorganic化学气相沉积沉积在蓝宝石衬底上。 MESFET器件是捏造的使用TiAu为源隔离的台地和漏欧姆接触和银色的门肖特基。为具有4微米的栅极长度装置（通道开放，即，源极到漏极的10μm的分离）， 23毫秒一个跨导/毫米是在-1 V栅极偏压得到。观察到-12 V的栅极电位完全夹断。


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分子束外延（MBE ）生长的氮化镓的蓝宝石上的层的晶体品质在很大程度上取决于膜的成核和生长的初始阶段。因此，预处理衬底是非常重要的。使用X-射线光电子能谱（XPS）和低能量电子衍射（LEED）原位研究为在退火后在超高真空和暴露于射频（RF）表面清洁和c-面蓝宝石衬底的氮化的情况下氢气和氮气等离子体的分离发现在氢等离子低温（ 200-300 ℃）的热处理提供有效的去除表面的外来污染物违背了退火在真空中此外XPS数据后在氮等离子体热处理形成表面氮化物在300-700 ℃下提供明确的证据，结论与从反射高能电子衍射（RHEED）推断协议。表面氮化发现将保持稳定在随后暴露于大气中。

二次谐波产生的周期性极化氮化镓由一阶quasiphase匹配。在周期性极化结构中生长用等离子辅助分子束外延。观察到约9 μW二次谐波功率从1658.6 nm的一个基本输入激光的波长与12.76 ％的W -1厘米²的归一化转换效率。通过周期性极化和氮化镓具有非常宽的透明窗口的事实来执行非线性波长变换，铺路氮化镓将用于非线性光学器件在电信以及一个非线性的光源，用于生化检测在远的能力红外和远紫外线。


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