衬底材料是LED照明的基础，也是外延生长的基础，不同的衬底材料需要不同的外延生长技术，又在一定程度上影响到芯片加工和器件封装。因此，衬底材料的技术路线必然会影响整个产业的技术路线，是各个技术环节的关键。

　　1993年，日本科学家中村修二在GaN基片上研制出第一只蓝色发光二极管，实现了高亮发光并间接实现了白光，从此成为应用最广泛的发光半导体材料。能够用于GaN的衬底材料主要有蓝宝石(Al2O3)、SiC、Si、ZnO、GaN，但只有前两种得到了较大规模的商业化应用，且能够提供产品的企业极少。一直以来，日本日亚公司垄断了大部分蓝宝石衬底的供应，而美国Cree公司则是唯一能够提供商用SiC衬底的企业。用Si作为衬底生长GaN基LED是业界寄予厚望的一个技术路径，但因为存在材料失配引起龟裂、发光效率低、工作电压高、可靠性差等诸多难以克服的困难，一直没有得到真正的商业化(表1)。蓝宝石是目前主流的衬底材料，但其硬度很高(仅次于金刚石)，加工过程中钻取、切割、研磨的工艺难度大、效率很低，且因蓝宝石衬底片要求表面光洁度在纳米级以上，研磨尤其困难。

　　外延片生长主要依靠生长工艺和设备。制造外延片的主流方法是采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)，但即使是这种“最经济”的方法，其设备制造难度也非常大，国际上只有德国、美国、英国、日本等少数国家中数量非常有限的企业可以进行商业化生产，设备非常昂贵，一台24片机器的价格高达数千万元(当前价格约300万美元)。

　　以往欧美厂商主要包括德国Aixtron、美国Emcore和英国Thomas Swan。1992年，德国Aixtron根据飞利浦(Philips)授权专利生产出第一台多片式行星式反应室的MOCVD机。此后，Emcore被Veeco收购，Thomas Swan被Aixtron收购。但欧美企业对材料的研究有限，因此设备的工艺参数不够完善。