“尽管欧债、美债危机给很多行业都带来了负面影响，但经过权衡，我们还是选择投资LED行业，未来2～3年LED照明将会得到长足发展。”贵阳市工业投资集团董事长徐昊在接受记者采访时表示。这家注册资本达30亿元的投资巨鳄将在LED上游衬底领域砸下22亿元。

　　国内企业发力衬底蓝宝石火热

　　众所周知，在LED“漫长”的产业链条中，上游产业价值占据了整个价值的70%以上，迈向上游始终是中国产业界的夙愿，LED衬底 国产化就是其中之一。而近期，作为衬底材料之一的蓝宝石晶体确实火热。10月28日，保利协鑫蓝宝石项目正式投产，一期投资3亿美元。10月26日，贵阳市工业投资集团旗下子公司贵州皓天光电科技有限公司(以下简称皓天光电)百公斤级LED蓝宝石晶体项目也正式开始投产，目标是年产3000万片LED蓝宝 石衬底。皓天光电已经成功生产出4颗百公斤级蓝宝石晶体，其中一颗晶体更是重达105公斤，成为亚洲最大的蓝宝石晶体。该公司总经理季泳表示，年产 3000万片蓝宝石衬底材料项目总投资22亿元，位于贵阳国家高新技术开发区内，建设周期两年，衬底片规格以4英寸为主，最大尺寸可达到8英寸。

　　另外，LED产业另一巨头三安光电也将投资25亿元在福建泉州(湖头)光电产业园搭建蓝宝石衬底材料的工厂，目标为年生产2英寸衬 底1200万片，总建设周期3年，力争两年完成。另外，晶源电子拟投资7900万元建设LED衬底材料项目;紫晶光电拟投29亿元在新疆生产蓝宝石晶体; 天通股份斥资3.6亿元建年产60万片4英寸LED蓝宝石衬底材料项目。

　　其实，对于LED衬底材料而言，蓝宝石只是其中之一，另外两种是硅(Si)和碳化硅(SiC)。全球主要的蓝宝石长晶炉提供商之一 GTAdvancedTechnologies(GTAT)副总裁兼蓝宝石设备和原料业务部总经理CherylDiuguid告诉记者，之所以企业选择投 资蓝宝石是因为，蓝宝石晶体可以制造大尺寸的衬底片，而且成本会逐渐下降;碳化硅的造价十分昂贵，通过碳化硅制造出来的产品，尺寸上很难有新的突破，特别 是大尺寸的LED衬底。相比较起来，硅可能价格更便宜一些，但是科学界这么多年还没有找到办法让硅成为高亮度LED的衬底。

　　迈向4英寸瞄准6英寸

　　关于LED行业投资过热、产能过剩等争论一直存在。据咨询机构统计，2英寸的蓝宝石衬底片在2011年第一季度的平均出货价在30美 元/片左右，但到了9月份，价格已跌至10美元左右，降幅超过60%。对此，CherylDiuguid并不吃惊，她表示，蓝宝石的价格目前确实出现了下 降的趋势，特别是晶片的价格出现了下降的趋势，她认为这是一件好事，这意味着消费者将得到更加物美价廉的产品。

　　记者采访了解到，目前国际市场上主流尺寸是4英寸，而6英寸已经被提上日程。“对于衬底片，国外现今主流尺寸是4英寸，国内明年应该开始流行4英 寸，目前还是以2英寸为主。”季泳表示。天龙光电总经理李留臣在接受《中国电子报》记者采访时也表示，应用该公司长晶炉量产的晶体已经可以生产出6英寸的 衬底片。

　　看来价格大幅下降只能说明2英寸衬底片供大于求，大尺寸的衬底片仍然具备高利润，价格也更高，例如目前4英寸蓝宝石衬底片报价约50美元。衬底片向更大尺寸迈进已是行业发展方向，毕竟表面积更大的衬底片能够提高外延片的材料利用率。

　　从2英寸到4英寸再到6英寸是一个升级的过程，但是这个升级过程所引起的变化并不单单是晶片的表面积增加了，晶片表面增加的同时，其厚度也要增加，因此它会用到更多的蓝宝石材料。这也是诸多企业投资大尺寸蓝宝石衬底项目的原因。

　　不过，生产更大尺寸的衬底片面临的挑战也更大。CherylDiuguid告诉记者，晶片加工厂商加工晶片的技艺非常重要，生产6 英寸衬底片的时候，晶片的几何形状、平均粗糙度、总厚度、弯曲度、翘曲度等参数都需要达标，保证质量是非常困难的。因此并不是所有的晶片生产商都具备生产 大尺寸晶片衬底的能力。由此可见，衬底国产化之路仍然有很多困难需要克服。国内企业不仅要在大尺寸衬底量产化的关键节点上占领先机，更要在工艺、产品质量 上拥有强大的竞争力。

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　　一般说来，LED衬底还有哪些呢?

　　1、氮化镓衬底

　　用于氮化镓生长的最理想的衬底自然是氮化镓单晶材料，这样可以大大提高晶圆 膜的晶体质量，降低位错密度，提高器件工作寿命，提高发光效率，提高器件工作电流密度。可是，制备氮化镓体单晶材料非常困难，到目前为止尚未有行之有效的 办法。有研究人员通过HVPE方法在其它衬底(如Al2O3、SiC、LGO)上生长氮化镓厚膜，然后通过剥离技术实现衬底和氮化镓厚膜的分离，分离后的 氮化镓厚膜可作为外延用的衬底。这样获得的氮化镓厚膜优点非常明显，即以它为衬底外延的氮化镓薄膜的位错密度，比在Al2O3、SiC上外延的氮化镓薄膜 的位错密度要明显低;但价格昂贵。因而氮化镓厚膜作为半导体照明的衬底之用受到限制。

　　2、 Al2O3衬底

　　目前用于氮化镓生长的最普遍的衬底是Al2O3，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;不足方面虽然很多，但均一一被克服，如很大的晶格失配被过渡层生长技术所克服，导电性能差通过同侧P、N 电极所克服，机械性能差不易切割通过雷射划片所克服，很大的热失配对外延层形成压应力因而不会龟裂。但是，差的导热性在器件小电流工作下没有暴露出明显不 足，却在功率型器件大电流工作下问题十分突出。

　　3、SiC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。它有许多突出的优点，如化学稳定性好、导电性能好、导热性能好、不吸收可见光等，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。 另外，SiC衬底吸收380 nm以下的紫外光，不适合用来研发380 nm以下的紫外LED。由于SiC衬底优异的的导电性能和导热性能，不需要像Al2O3衬底上功率型氮化镓LED器件采用倒装焊技术解决散热问题，而是采 用上下电极结构，可以比较好的解决功率型氮化镓LED器件的散热问题。目前国际上能提供商用的高质量的SiC衬底的厂家只有美国CREE公司。

　　4、Si衬底

　　在硅衬底上制备发光二极管是本领域中梦寐以求的一件事情，因为一旦技术获得突 破，晶圆生长成本和器件加工成本将大幅度下降。Si片作为GaN材料的衬底有许多优点，如晶体质量高，尺寸大，成本低，易加工，良好的导电性、导热性和热 稳定性等。然而，由于GaN外延层与Si衬底之间存在巨大的晶格失配和热失配，以及在GaN的生长过程中容易形成非晶氮化硅，所以在Si 衬底上很难得到无龟裂及器件级质量的GaN材料。另外，由于硅衬底对光的吸收严重，LED节能灯出光效率低。

　　5、ZnO衬底

　　之所以ZnO作为GaN晶圆的候选衬底，是因为他们两者具有非常惊人的相似 之处。两者晶体结构相同、晶格失配度非常小，禁带宽度接近(能带不连续值小，接触势垒小)。但是，ZnO作为GaN外延衬底的致命的弱点是在GaN外延生 长的温度和气氛中容易分解和被腐蚀。目前，ZnO半导体材料尚不能用来制造光电子器件或高温电子器件，主要是材料质量达不到器件水平和P型掺杂问题没有真 正解决，适合ZnO基半导体材料生长的设备尚未研制成功。今后研发的重点是寻找合适的生长方法。但是，ZnO本身是一种有潜力的发光材料。 ZnO的禁带宽度为3.37 eV，属直接带隙，和GaN、SiC、金刚石等宽禁带半导体材料相比，它在380 nm附近紫光波段发展潜力最大，是高效紫光发光器件、低阈值紫光半导体激光器的候选材料。ZnO材料的生长非常安全，可以采用没有任何毒性的水为氧源，用 有机金属锌为锌源。(