LED用襯底材料一般有藍寶石襯底，碳化矽襯底及矽襯底三種，其中藍寶石襯底應用最廣泛，因為其加工方法以及加工成本等與其他兩種相比較都有不小的優勢。雖說在晶格匹配上面是氮化鎵襯底砷化鎵襯底最為匹配，但其生產加工方法要比碳化矽及矽等都更難上加難。當前用於GaN基LED的襯底材料比較多，但是能用於商品化的襯底目前只有兩種，即藍寶石和碳化矽襯底。其它諸如GaN、Si、ZnO襯底還處於研發階段，離產業化還有一段距離。 一、紅黃光LED 紅光LED以GaP(二元系)、AlGaAs(三元系)和AlGaInP(四元系)為主，主要採用GaP和GaAs作為襯底，未產業化的還有藍寶石Al2O3和矽襯底。 1、GaAs襯底：在使用LPE生長紅光LED時，一般使用AlGaAs外延層，而使用MOCVD生長紅黃光LED時，一般生長AlInGaP外延結構。外延層生長在GaAs襯底上，由於晶格匹配，容易生長出較好的材料，但缺點是其吸收這一波長的光子，布拉格反射鏡或晶片鍵合技術被用於消除這種額外的技術問題。 2、GaP襯底：在使用LPE生長紅黃光LED時，一般使用GaP外延層，波長範圍較寬565-700nm;使用VPE生長紅黃光LED時，生長GaAsP外延層，波長在630-650nm之間;而使用MOCVD時，一般生長AlInGaP外延結構，這個結構很好的解決了GaAs襯底吸光的缺點，直接將LED結構生長在透明襯底上，但缺點是晶格失配，需要利用緩衝層來生長InGaP和AlGaInP結構。另外，GaP基的III-N-V材料系統也引起廣泛的興趣，這種材料結構不但可以改變頻寬，還可以在只加入0.5%氮的情況下，帶隙的變化從間接到直接，並在紅光區域具有很強的發光效應(650nm)。採用這樣的結構製造LED，可以由GaNP晶格匹配的異質結構，透過一步外延形成LED結構，並省去GaAs襯底去除和晶片鍵合透明襯底的複雜工藝。 二、藍綠光LED 用於氮化鎵研究的襯底材料比較多，但是能用於生產的襯底目前只有二種，即藍寶石Al2O3和碳化矽SiC襯底。 1、氮化鎵襯底：用於氮化鎵生長的最理想的襯底自然是氮化鎵單晶材料，這樣可以大大提高外延片膜的晶體品質，降低位元錯密度，提高器件工作壽命，提高發光效率，提高器件工作電流密度。可是，製備氮化鎵體單晶材料非常困難，到目前為止尚未有行之有效的辦法。有研究人員透過HVPE方法在其他襯底(如Al2O3、SiC、LGO)上生長氮化鎵厚膜，然後透過剝離技術實現襯底和氮化鎵厚膜的分離，分離後的氮化鎵厚膜可作為外延用的襯底。這樣獲得的氮化鎵厚膜優點非常明顯，即以它為襯底外延的氮化鎵薄膜的位元錯密度，比在Al2O3、SiC上外延的氮化鎵薄膜的位元錯密度要明顯低;但價格昂貴。因而氮化鎵厚膜作為半導體照明的襯底之用受到限制。 2、藍寶石Al2O3襯底：目前用於氮化鎵生長的最普遍的襯底是Al2O3，其優點是化學穩定性好、不吸收可見光、價格適中、製造技術相對成熟;不足方面雖然很多，但均一一被克服，如很大的晶格失配被過渡層生長技術所克服，導電效能差透過同側P、N電極所克服，機械效能差不易切割透過雷射劃片所克服，很大的熱失配對外延層形成壓應力因而不會龜裂。但是，差的導熱性在器件小電流工作下沒有暴露出明顯不足，卻在功率型器件大電流工作下問題十分突出。 3、SiC襯底：除了Al2O3襯底外，目前用於氮化鎵生長襯底就是SiC，它在市場上的佔有率位居第2，目前還未有第三種襯底用於氮化鎵LED的商業化生產。它有許多突出的優點，如化學穩定性好、導電效能好、導熱效能好、不吸收可見光等，但不足方面也很突出，如價格太高、晶體品質難以達到Al2O3和Si那麼好、機械加工效能比較差。另外，SiC襯底吸收380nm以下的紫外光，不適合用來研發380nm以下的紫外LED。由於SiC襯底優異的的導電效能和導熱效能，不需要像Al2O3襯底上功率型氮化鎵LED器件採用倒裝焊技術解決散熱問題，而是採用上下電極結構，可以比較好的解決功率型氮化鎵LED器件的散熱問題。目前國際上能提供商用的高品質的SiC襯底的廠家只有美國CREE公司。 4、Si襯底：在矽襯底上製備發光二極體是本領域中夢寐以求的一件事情，因為一旦技術獲得突破，外延片生長成本和器件加工成本將大幅度下降。Si片作為GaN材料的襯底有許多優點，如晶體品質高，尺寸大，成本低，易加工，良好的導電性、導熱性和熱穩定性等。然而，由於GaN外延層與Si襯底之間存在巨大的晶格失配和熱失配，以及在GaN的生長過程中容易形成非晶氮化矽，所以在Si襯底上很難得到無龜裂及器件級品質的GaN材料。另外，由於矽襯底對光的吸收嚴重，LED出光效率低。 5、ZnO襯底：之所以ZnO作為GaN外延片的候選襯底，是因為他們兩者具有非常驚人的相似之處。兩者晶體結構相同、晶格失配度非常小，禁頻寬度接近(能帶不連續值小，接觸勢壘小)。但是，ZnO作為GaN外延襯底的致命的弱點是在GaN外延生長的溫度和氣氛中容易分解和被腐蝕。目前，ZnO半導體材料尚不能用來製造光電子器件或高溫電子器件，主要是材料品質達不到器件水準和P型摻雜問題沒有真正解決，適合ZnO基半導體材料生長的裝置尚未研製成功。今後研發的重點是尋找合適的生長方法。但是，ZnO本身是一種有潛力的發光材料。ZnO的禁頻寬度為3.37eV，屬直接帶隙，和GaN、SiC、金剛石等寬禁帶半導體材料相比，它在380nm附近紫光波段發展潛力最大，是高效紫光發光器件、低閾值紫光半導體雷射器的候選材料。ZnO材料的生長非常安全，可以採用沒有任何毒性的水為氧源，用有機金屬鋅為鋅源。 6、ZnSe襯底：有人使用MBE在ZnSe襯底上生長ZnCdSe/ZnSe等材料，用於藍光和綠光LED器件，最先由住友公司推出，由於其不需要熒光粉就可以實現白光LED的目標，故可降低成品，同時電源迴路構造簡單，其操作電壓也比GaN白光LED低。但是其並沒有推廣，這是因為由於使用MOCVD，p型參雜沒有很好解決，試驗中需要用到Sb來參雜，所以一般採用MBE生長，同時其發光效率較低，，而且由於自補償效應的影響，使得其效能不穩定，器件壽命較短。現在藍寶石襯底是最為廣泛應用的，晶體主要材料來自美國，俄羅斯，臺灣，大陸也開始慢慢起來了
LED用襯底材料一般有藍寶石襯底，碳化矽襯底及矽襯底三種，其中藍寶石襯底應用最廣泛，因為其加工方法以及加工成本等與其他兩種相比較都有不小的優勢。雖說在晶格匹配上面是氮化鎵襯底砷化鎵襯底最為匹配，但其生產加工方法要比碳化矽及矽等都更難上加難。當前用於GaN基LED的襯底材料比較多，但是能用於商品化的襯底目前只有兩種，即藍寶石和碳化矽襯底。其它諸如GaN、Si、ZnO襯底還處於研發階段，離產業化還有一段距離。 一、紅黃光LED 紅光LED以GaP(二元系)、AlGaAs(三元系)和AlGaInP(四元系)為主，主要採用GaP和GaAs作為襯底，未產業化的還有藍寶石Al2O3和矽襯底。 1、GaAs襯底：在使用LPE生長紅光LED時，一般使用AlGaAs外延層，而使用MOCVD生長紅黃光LED時，一般生長AlInGaP外延結構。外延層生長在GaAs襯底上，由於晶格匹配，容易生長出較好的材料，但缺點是其吸收這一波長的光子，布拉格反射鏡或晶片鍵合技術被用於消除這種額外的技術問題。 2、GaP襯底：在使用LPE生長紅黃光LED時，一般使用GaP外延層，波長範圍較寬565-700nm;使用VPE生長紅黃光LED時，生長GaAsP外延層，波長在630-650nm之間;而使用MOCVD時，一般生長AlInGaP外延結構，這個結構很好的解決了GaAs襯底吸光的缺點，直接將LED結構生長在透明襯底上，但缺點是晶格失配，需要利用緩衝層來生長InGaP和AlGaInP結構。另外，GaP基的III-N-V材料系統也引起廣泛的興趣，這種材料結構不但可以改變頻寬，還可以在只加入0.5%氮的情況下，帶隙的變化從間接到直接，並在紅光區域具有很強的發光效應(650nm)。採用這樣的結構製造LED，可以由GaNP晶格匹配的異質結構，透過一步外延形成LED結構，並省去GaAs襯底去除和晶片鍵合透明襯底的複雜工藝。 二、藍綠光LED 用於氮化鎵研究的襯底材料比較多，但是能用於生產的襯底目前只有二種，即藍寶石Al2O3和碳化矽SiC襯底。 1、氮化鎵襯底：用於氮化鎵生長的最理想的襯底自然是氮化鎵單晶材料，這樣可以大大提高外延片膜的晶體品質，降低位元錯密度，提高器件工作壽命，提高發光效率，提高器件工作電流密度。可是，製備氮化鎵體單晶材料非常困難，到目前為止尚未有行之有效的辦法。有研究人員透過HVPE方法在其他襯底(如Al2O3、SiC、LGO)上生長氮化鎵厚膜，然後透過剝離技術實現襯底和氮化鎵厚膜的分離，分離後的氮化鎵厚膜可作為外延用的襯底。這樣獲得的氮化鎵厚膜優點非常明顯，即以它為襯底外延的氮化鎵薄膜的位元錯密度，比在Al2O3、SiC上外延的氮化鎵薄膜的位元錯密度要明顯低;但價格昂貴。因而氮化鎵厚膜作為半導體照明的襯底之用受到限制。 2、藍寶石Al2O3襯底：目前用於氮化鎵生長的最普遍的襯底是Al2O3，其優點是化學穩定性好、不吸收可見光、價格適中、製造技術相對成熟;不足方面雖然很多，但均一一被克服，如很大的晶格失配被過渡層生長技術所克服，導電效能差透過同側P、N電極所克服，機械效能差不易切割透過雷射劃片所克服，很大的熱失配對外延層形成壓應力因而不會龜裂。但是，差的導熱性在器件小電流工作下沒有暴露出明顯不足，卻在功率型器件大電流工作下問題十分突出。 3、SiC襯底：除了Al2O3襯底外，目前用於氮化鎵生長襯底就是SiC，它在市場上的佔有率位居第2，目前還未有第三種襯底用於氮化鎵LED的商業化生產。它有許多突出的優點，如化學穩定性好、導電效能好、導熱效能好、不吸收可見光等，但不足方面也很突出，如價格太高、晶體品質難以達到Al2O3和Si那麼好、機械加工效能比較差。另外，SiC襯底吸收380nm以下的紫外光，不適合用來研發380nm以下的紫外LED。由於SiC襯底優異的的導電效能和導熱效能，不需要像Al2O3襯底上功率型氮化鎵LED器件採用倒裝焊技術解決散熱問題，而是採用上下電極結構，可以比較好的解決功率型氮化鎵LED器件的散熱問題。目前國際上能提供商用的高品質的SiC襯底的廠家只有美國CREE公司。 4、Si襯底：在矽襯底上製備發光二極體是本領域中夢寐以求的一件事情，因為一旦技術獲得突破，外延片生長成本和器件加工成本將大幅度下降。Si片作為GaN材料的襯底有許多優點，如晶體品質高，尺寸大，成本低，易加工，良好的導電性、導熱性和熱穩定性等。然而，由於GaN外延層與Si襯底之間存在巨大的晶格失配和熱失配，以及在GaN的生長過程中容易形成非晶氮化矽，所以在Si襯底上很難得到無龜裂及器件級品質的GaN材料。另外，由於矽襯底對光的吸收嚴重，LED出光效率低。 5、ZnO襯底：之所以ZnO作為GaN外延片的候選襯底，是因為他們兩者具有非常驚人的相似之處。兩者晶體結構相同、晶格失配度非常小，禁頻寬度接近(能帶不連續值小，接觸勢壘小)。但是，ZnO作為GaN外延襯底的致命的弱點是在GaN外延生長的溫度和氣氛中容易分解和被腐蝕。目前，ZnO半導體材料尚不能用來製造光電子器件或高溫電子器件，主要是材料品質達不到器件水準和P型摻雜問題沒有真正解決，適合ZnO基半導體材料生長的裝置尚未研製成功。今後研發的重點是尋找合適的生長方法。但是，ZnO本身是一種有潛力的發光材料。ZnO的禁頻寬度為3.37eV，屬直接帶隙，和GaN、SiC、金剛石等寬禁帶半導體材料相比，它在380nm附近紫光波段發展潛力最大，是高效紫光發光器件、低閾值紫光半導體雷射器的候選材料。ZnO材料的生長非常安全，可以採用沒有任何毒性的水為氧源，用有機金屬鋅為鋅源。 6、ZnSe襯底：有人使用MBE在ZnSe襯底上生長ZnCdSe/ZnSe等材料，用於藍光和綠光LED器件，最先由住友公司推出，由於其不需要熒光粉就可以實現白光LED的目標，故可降低成品，同時電源迴路構造簡單，其操作電壓也比GaN白光LED低。但是其並沒有推廣，這是因為由於使用MOCVD，p型參雜沒有很好解決，試驗中需要用到Sb來參雜，所以一般採用MBE生長，同時其發光效率較低，，而且由於自補償效應的影響，使得其效能不穩定，器件壽命較短。現在藍寶石襯底是最為廣泛應用的，晶體主要材料來自美國，俄羅斯，臺灣，大陸也開始慢慢起來了