纳米柱PSS

　　英国塞伦公司的新技术，在蓝宝石衬底上采用独特的纳米光刻技术，形成表面的纳米柱。该纳米柱直径是几百纳米，在此衬底上外延生长可缓解应力85%，从而大幅度减少缺陷，在不增加成本情况下，可大幅提高发光亮度，LED光效的产业化水平可达200lm/W，并改善Droop效应，衰减减缓约30%。

　　未来图形衬底的发展方向是向更小的尺寸发展。目前，受限于制作成本，蓝宝石图形衬底一般采用接触式曝光和ICP干法刻蚀的方法进行制作，尺寸只能做到微米量级。如能进一步减小尺寸至和光波长可比拟的百nm量级，则可以进一步提高对光的散射能力。甚至可以做成周期性结构，利用二维光子晶体的物理效应进一步提高光提取效率。纳米图形的制作方法包括电子束曝光、纳米压印、纳米小球自组装等，从成本上考虑，后两者更适合用于衬底的加工制作。

　　（2）大尺寸衬底

　　目前，产业界中仍以2英寸蓝宝石衬底为主流，某些国际大厂已经在使用3英寸甚至4英寸衬底，未来有望扩大至6英寸衬底。衬底尺寸的扩大有利于减小外延片的边缘效应，提高LED的成品率。但是目前大尺寸蓝宝石衬底的价格依然昂贵，且扩大衬底尺寸后相配套的材料外延设备和芯片工艺设备都要面临升级，对厂商而言是一项不小的投入。

　　但是就行业的发展方向来看，大尺寸蓝宝石晶体是行业的发展方向之一。因为掏取大尺寸晶棒时，优势更加明显，可以大幅提升材料利用率，降低成本。以150kg和90kg晶体为例，前者可掏取4英寸晶棒约2000mm及2英寸晶棒1500mm，材料利用率超过50%；重量是后者的1.66倍，得棒数量却是后者的1.8倍，可用材料获得率更高。同时，由于LED芯片存在边缘无效区，所以直径越大，边缘无效区越小。以6英寸衬底为例，表面积是2英寸衬底的9倍，芯片数量却是2英寸的10.9倍，因此衬底尺寸越大，芯片数量优势越明显。另外，由于MOCVD设备价格非常昂贵，采用大尺寸衬底可以大幅提高每个轮次的芯片产量，采用6英寸衬底每个轮次的芯片产量比2英寸衬底提高55%。

　　SiC衬底

　　SiC衬底和GaN基材料之间的晶格失配度更小，事实证明在SiC上生长获得的GaN晶体质量要略好于在蓝宝石衬底上的结果。但是SiC衬底尤其是高质量的SiC衬底制造成本很高，故鲜有厂商用于LED的材料外延。但是美国Cree公司凭借自身在高质量SiC衬底上的制造优势，成为业内唯一一个只在SiC衬底上生长LED的厂商，从而避开在蓝宝石衬底上生长GaN的专利壁垒。目前，实验室水平已经达到276lm/W，3W的产品也能达到180lm/W的水平。但当前SiC衬底的主流尺寸还是是3英寸，未来有望拓展至4英寸。SiC衬底相比蓝宝石衬底更适合于制作GaN基电子器件，未来随着宽禁带半导体功率电子器件的发展，SiC衬底的成本有望进一步降低。

　　其导热系数为490W/(m·K)，导热性能要比蓝宝石衬底高出10倍以上，而且不需要电流扩散层，因此光不会被电流扩散层的材料吸收，提高了出光效率。当然，目前其制造成本也比较高。相对于蓝宝石衬底来说，碳化硅衬底具有一系列优势：与GaN外延层有更好的晶格匹配，可减小器件内由于晶格失配造成的裂纹、应力、位错等缺陷产生，提高器件的内量子效率(IQE)；可提高器件的散热能力；减少了制作电极阴极的工序；利于制备垂直结构LED等。碳化硅衬底LED的优势就是高发光效率，更适合功率型的LED。可以说，碳化硅衬底LED是发展高端LED的捷径！