衬底材料

　　LED衬底材料众多，市场上大规模商用的LED衬底材料是GaAs、蓝宝石和SiC，同时Si衬底和GaN同质衬底也成为关注热点。

　　在GaAs领域，我国具有一定的实力，普亮红、黄光LED中目前衬底材料基本实现了国产化，而高亮度和超高亮度红光LED衬底材料主要依靠进口，与国际水平仍存在一定的差距。

　　蓝宝石衬底材料以其生产技术成熟、器件质量好、稳定性高、易于处理和清洗等优点，被国内企业广泛使用。然而，蓝宝石衬底也存在一些问题，首先蓝宝石衬底与GaN外延层的晶格失配和热应力失配较大;同时，蓝宝石的导热性能不是很好，会增加大功率LED器件封装散热成本。

　　为了提升器件的导热性和导电性，出现了SiC和Si衬底。SiC衬底材料的导热性能要比蓝宝石衬底高出10倍以上，同时这种衬底不需要电流扩散层，因此光不会被电流扩散层的材料吸收，有利于提高芯片的出光效率，但其制造成本非常高，产品价格差不多是同尺寸蓝宝石衬底的10倍。Si衬底材料质量高、尺寸大、材料成本低、加工工艺成熟，并具备良好的导电性、导热性和热稳定性等，但Si与GaN之间存在巨大的晶格失配度和热失配，同时Si对可见光吸收严重，LED出光效率低。

　　近两年，我国在Si衬底上生长GaN外延技术进展很快，尤其是在6英寸、8英寸等大尺寸Si衬底上生长GaN外延，可大幅降低LED芯片制造成本。目前看来Si衬底技术有望实现大规模商用。

　　此外AlN、ZnO等材料也可作为衬底，目前还处于实验室研究阶段。

　　我国用于制备红、黄光LED的GaAs/AlGaInP/InP/GaP四元系衬底材料制备技术发展较为成熟，与国际水平差距较小。在GaAs衬底领域，中科镓英、中科晶电、国瑞电子、上海中科嘉浦、中国电子科技集团第46研究所等企业均已实现上述产品的量产，特别是中科镓英和中科晶电凭借突出的产品性价比，在国内GaAs衬底领域占有绝大部分市场份额。

　　我国相关企业应用于蓝、白光LED生长的蓝宝石衬底、SiC衬底和GaN衬底材料的性能指标和成品率仍然较低，材料生长专业人才也较为缺乏。但受市场和政策利好驱动，已有多家企业开始介入或宣布介入宽带隙衬底领域，逐步扩大资金投入和相关关键技术引进。

　　在蓝宝石衬底材料领域，我国代表企业有元亮科技、同人电子、协鑫光电、上城科技、吉星新材料、普吉光电、水晶光电、云南蓝晶、重庆四联光电、成都东骏、贵州皓天、九江赛翡、中镓半导体、哈工大奥瑞德、安徽康蓝光电、青岛嘉星晶电、山东天岳、山东元鸿等。

　　在SiC衬底领域，美国Cree几乎垄断了优质SiC衬底的全球供应，其次是德国SiCrystal、日本新日铁和日本东纤-道康宁公司，我国企业实力较弱。

　　外延材料

　　外延是LED器件核心环节，外延材料是由多层不同组分的材料构成，要求单层厚度一致，化学组分分布均匀，这对外延过程控制及设备提出了非常高的要求。外延生长过程中所涉及到的温度场、气流控制直接影响所LED芯片中局部成分和厚度的均一性，目前最为常用的方法还是MOCVD方法。由于这一环节对资金、技术、人才有很高的要求，进入门槛较高。

　　目前，我国与国际厂商相比，在外延材料生长技术方面和经验方面，无论是大功率产品还是小功率产品在发光效率上都存在一定的差距。从材料上看，在高亮度和超高亮度产品中，由于AlGaInP外延技术要求较低，目前国内从事这类外延生产的企业数量较多，产量较高。作为蓝光LED的主要材料GaN，在巨大的照明市场潜力拉动下，其外延片产量不断提高，且增速明显高于AlGaInP外延产品。

　　而作为外延材料生产的核心MOCVD设备领域，目前全球主要的生产厂商为德国的Aixtron公司(约占60%-70%市场份额)和美国的Vecco公司(约占30%-40%市场份额)。其他MOCVD厂家主要包括日本的NIPPON Sanso和Nissin Electric等。我国MOCVD设备则基本依靠进口。

　　截止2013年年底，中国共有约1017台MOCVD，在生产与完成调试的MOCVD数量接近六成，其中85%为GaN系MOCVD。在技术和生产工艺方面，国内和国外的差距较大，特别是在前景较好的四元系和GaN系方面，国内生产的MOCVD设备还达不到产业化的要求，基本上依赖进口。

　　2012年，中科院半导体研究所负责研发的国内首台48片2英寸MOCVD工程化样机各项性能指标均达到了同类国际MOCVD设备产品的水平，意味着一直制约我国LED产业发展的MOCVD设备技术水平取得了重大突破。