藍寶石(Al2O3,英文名為Sapphire)為製成氮化鎵(GaN)磊晶發光層的主要基板材質,GaN可用來製作超高亮度藍光、綠光、藍綠光、白光LED。
藍寶石的組成為氧化鋁(A12O3)是由三個氧原子和兩個鋁原子以共價鍵型式結合,晶體結構為六方晶格結構,藍寶石的光學穿透帶很寬,從近紫外光(190nm)到中紅外線都有很好的透光性,並且具備高聲速、耐高溫、抗腐蝕、高硬度、熔點高(2452度C)等特點,常作為光電元件材料。
超高亮度白/藍光LED品質取決於氮化鎵磊晶(GaN)的材料品質,因此與所採用的藍寶石基板表面加工品質有關,藍寶石(單晶A12O3)C面與III-V和II-VI族沈積薄膜之間的晶格常數失配率小,同時符合GaN磊晶製程耐高溫的要求,因此藍寶石基板成為製作白/藍/綠光LED的關鍵材料。
LED基板材料選擇,主要考量在於基板晶格係數及熱膨脹係數與基板上磊晶層材料的相似程度,只要基板晶格係數與磊晶層材料匹配程度愈高,則磊晶層所產生的缺陷則愈少。
◎ 可見光LED材料與特性 :