1.圖形化襯底

LED外延現(xiàn)階段普遍使用圖形化襯底(PSS)，PSS目前分為微米級PSS和納米級nPSS，微米級PSS有各種形狀圖形，如正角形、梯形、圓形、橢圓形、半球形、三棱錐形、六棱錐形、火山口形等，圖形高度一般1.1~1.6μm，圓直徑2.5~3μm，周期約4μm，采用光微投影及電漿干式蝕刻技術(shù)，2″圓片的成品率為80%~93%，4″圓片為40%~70%，一般可提高光效30%~40%。nPSS一般采用納米壓印技術(shù)，圖形大小約260nm，周期約460nm，一般可提高光效70%左右，正在采用納米光微影(NIL)新技術(shù)，將會(huì)降低nPSS成本，并可適用大晶圓尺寸，為此介紹二種納米級nPSS。

(1)nPSS襯底

nPSS采用納米壓印是接觸式，對納米模板及襯底平行度要求苛刻，脫模、排氣及母版污染等是影響成品率的主要因素，該技術(shù)瓶頸將盡快突破，將成為2013年的主流，nPSS優(yōu)點(diǎn)：LED更高發(fā)光效率，均勻性更好，成本低。如在藍(lán)寶石襯底上用納米壓印光刻獲周期為450nm圓孔的六角形陣列，使綠光LED輸出光功率是原來的三倍。

(2)納米柱PSS

英國塞倫公司的新技術(shù)，在藍(lán)寶石襯底上采用獨(dú)特的納米光刻技術(shù)，形成表面的納米柱。該納米柱直徑是幾百納米，在此襯底上外延生長可緩解應(yīng)力85%，從而大幅度減少缺陷，在不增加成本情況下，可大幅提高發(fā)光亮度，LED光效的產(chǎn)業(yè)化水平可達(dá)200lm/W，并改善Droop效應(yīng)，衰減減緩約30%。

小結(jié)：PSS能較大提高LED發(fā)光效率，特別是納米級nPSS能更大提升LED發(fā)光效率，PSS是現(xiàn)階段LED核心技術(shù)的發(fā)展趨勢。對PSS在降低成本方面有不同看法。

2.同質(zhì)襯底

同質(zhì)襯底是以GaN作襯底，并在此襯底上生長GaN，全球相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和大企業(yè)，如日亞、Cree等均投入很大研發(fā)力量，并取得了突破性進(jìn)展。生長GaN襯底有多種方法，一般采用HVPE(氫化物氣相外延)或鈉流法，生產(chǎn)GaN襯底要很好解決殘留應(yīng)力和表面粗糙問題，襯底厚度約400~500μm，現(xiàn)可產(chǎn)業(yè)化。GaN襯底的優(yōu)點(diǎn)：位錯(cuò)密度低(105~106個(gè)/cm2)，內(nèi)量子效率可達(dá)80%以上，生長時(shí)間短約2小時(shí)，節(jié)省大量原材料，可大幅度降低成本(目前襯底較貴)，下面介紹幾個(gè)主要研究成果。

(1)實(shí)現(xiàn)高亮度LED

豐田合成采用c面GaN襯底生長LED芯片，其面積為1mm2，可實(shí)現(xiàn)400lm光通量，可以實(shí)現(xiàn)單芯片LED的高亮度。

(2)HVPE生長GaN襯底產(chǎn)業(yè)化

三菱化學(xué)、住友電工、日立電線等公司采用HVPE法生長GaN襯底，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化可提供2″GaN襯底，厚度450μm左右，位錯(cuò)密度(106~107個(gè)/cm2)，三菱化學(xué)近期宣布可提供6″GaN襯底，并計(jì)劃2015年將成本降至目前的十分之一。