近兩年LED產(chǎn)業(yè)爆發(fā)式增長，成為各路資金追捧的對象。然而不容回避的是，我國LED產(chǎn)業(yè)的瘋狂擴張主要聚集于襯底和芯片、封裝等產(chǎn)業(yè)鏈的低端，而高技術(shù)、高附加值的高端LED材料以及外延領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)則鮮有涉足。能否順利進入產(chǎn)業(yè)鏈高端成為決定國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展前景的關(guān)鍵性因素。

　　令LED人士倍受鼓舞的是，今年初的時候，國家就給LED行業(yè)打了一劑強心針——藍寶石LED材料外延及芯片技術(shù)榮獲國家科學(xué)技術(shù)進步獎。技術(shù)創(chuàng)新才是未來LED企業(yè)競爭力的關(guān)鍵，也是LED突破產(chǎn)業(yè)瓶頸，進行產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵。

　　我國LED產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

　　典型LED器件如下圖所示，通常采用外延方法在襯底材料上生長出晶體缺陷密度低的LED器件層，通過光刻、刻蝕、濺射等半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝得到一定的器件形狀和構(gòu)造，并形成良好的電接觸膜，這就是LED芯片。對LED芯片進行封裝，可以避免LED芯片受到外界損傷，并很好地導(dǎo)入電和導(dǎo)出發(fā)光，從而形成一個完整的LED產(chǎn)品。

　　LED結(jié)構(gòu)主要為一個PN結(jié)，需要由穩(wěn)定的P型與N型材料制成，如硅(Si)、鍺(Ge)等通過摻雜磷(P)、砷(As)、銻(Sb)，GaN，GaP，GaAs通過摻雜銦(In)等形成N型半導(dǎo)體；Si摻雜硼(B)，GaN、GaP、GaAs等摻雜鋁(Al)等形成P型半導(dǎo)體。另外，在PN結(jié)兩邊還需要電極材料，如采用ITO等。

　　LED產(chǎn)業(yè)鏈主要包括襯底、外延、芯片、封裝、應(yīng)用等環(huán)節(jié)。具體剖析開來，LED產(chǎn)品的關(guān)鍵材料集中于襯底、外延芯片以及封裝環(huán)節(jié)。

　　襯底材料

　　LED襯底材料眾多，市場上大規(guī)模商用的LED襯底材料是GaAs、藍寶石和SiC，同時Si襯底和GaN同質(zhì)襯底也成為關(guān)注熱點。

　　在GaAs領(lǐng)域，我國具有一定的實力，普亮紅、黃光LED中目前襯底材料基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化，而高亮度和超高亮度紅光LED襯底材料主要依靠進口，與國際水平仍存在一定的差距。

　　藍寶石襯底材料以其生產(chǎn)技術(shù)成熟、器件質(zhì)量好、穩(wěn)定性高、易于處理和清洗等優(yōu)點，被國內(nèi)企業(yè)廣泛使用。然而，藍寶石襯底也存在一些問題，首先藍寶石襯底與GaN外延層的晶格失配和熱應(yīng)力失配較大；同時，藍寶石的導(dǎo)熱性能不是很好，會增加大功率LED器件封裝散熱成本。

　　為了提升器件的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，出現(xiàn)了SiC和Si襯底。SiC襯底材料的導(dǎo)熱性能要比藍寶石襯底高出10倍以上，同時這種襯底不需要電流擴散層，因此光不會被電流擴散層的材料吸收，有利于提高芯片的出光效率，但其制造成本非常高，產(chǎn)品價格差不多是同尺寸藍寶石襯底的10倍。Si襯底材料質(zhì)量高、尺寸大、材料成本低、加工工藝成熟，并具備良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性等，但Si與GaN之間存在巨大的晶格失配度和熱失配，同時Si對可見光吸收嚴重，LED出光效率低。

　　近兩年，我國在Si襯底上生長GaN外延技術(shù)進展很快，尤其是在6英寸、8英寸等大尺寸Si襯底上生長GaN外延，可大幅降低LED芯片制造成本。目前看來Si襯底技術(shù)有望實現(xiàn)大規(guī)模商用。