襯底材料的選用對於UV LED的外延質量具有重要意義。考慮到晶體結構相似、晶格失配和熱膨脹係數差異小等因素，UV LED的襯底通常選用藍寶石（Al2O3）襯底、矽（Si）襯底、氮化鋁（AlN）襯底、碳化矽（6H-SiC）襯底和氮化鎵（GaN）襯底。這幾種襯底的物理參數對比如下：

藍寶石襯底是目前UV LED主流使用的襯底，具有透光性能好、耐高溫、抗腐蝕、產品商業化成熟度高（2英寸、4英寸、6英寸）等特點。雖然藍寶石襯底和AlGaN兩者存在一定的晶格失配和熱失配，會在外延層中產生一定缺陷，影響生長晶體的均勻性，但其都為六方對稱結構，尤其是藍寶石襯底對紫外光的透射率很高且價格低廉，並且它的導電和導熱性差問題可以通過芯片倒裝技術來克服。

 

表面圖形化的藍寶石襯底，特別是納米圖形化藍寶石襯底（NPSS），由於可通過側向外延作用降低其上AlGaN外延層的位錯密度、釋放外延應力、改善晶體質量，以及調製芯片內部光傳輸路徑、提高光提取效率，且工藝難度和成本適中，是未來發展高效UVC LED很有潛力的技術路線之一。

 

在工藝成本的驅動下和高良率、高均勻性的要求下，未來AlGaN基UV LED芯片在襯底規格方面，將優先選擇較大厚度、較大尺寸、合適斜切角的藍寶石襯底。

較厚的襯底可以有效緩解外延過程中因為應力集中而造成的外延片翹曲變差的異常，從而可以較好地提升外延片的均勻性；較大尺寸的襯底可以極大減少邊緣效應，快速降低芯片綜合成本；合適的斜切角可以改善外延層的表面形貌，或與外延技術相結合形成量子阱有源區的富Ga載流子局域化效應，從而提高發光效率。綜上，UV LED對藍寶石襯底尺寸大小、厚度、斜切角提出新的要求，改進現有的襯底生產工藝將十分有必要。
 

 

矽襯底具有低成本、大面積、高質量、良好的導電導熱性能、易於集成等優點，並且其製備工藝相對成熟；由於矽的導熱係數是藍寶石的5倍，良好的散熱性可使矽襯底LED具有高性能和長壽命。同時，矽襯底可以實現無損剝離，易於製備垂直結構和薄膜結構UV LED，知識產權目前較空白，是一項值得推進的技術路線。
但AlGaN材料與硅襯底之間存在更大的晶格失配和熱應力失配，在外延層中產生大量缺陷，外延片翹曲嚴重，並容易造成表面龜裂。因此對AlGaN外延工藝技術要求更高。
 

 

氮化鋁單晶襯底具有良好的導熱性能，且其與高Al組分AlGaN材料之間的晶格失配較小，外延生長時材料缺陷密度低，是製備大電流、高功率、長壽命UVC LED芯片及深紫外激光器的理想襯底材料。物理氣相傳輸法（PVT）是製備AlN單晶襯底的最有效方法之一，其研究從1960年代開始，目前尚存較多的技術問題，如成本、尺寸、透光性等，且供應量非常有限。

國際上Crystal IS公司和Nitride Crystals公司掌握了PVT的核心技術，可批量生產2英寸AlN單晶襯底。中國國內奧趨光電亦可提供1英寸/2英寸高質量氮化鋁單晶襯底。預計氮化鋁單晶生長技術在未取得突破性進展之前，其應用僅限於工業級高功率UVC LED、250 nm以下UVC LED及深紫外激光器等高端領域。
 

 

碳化矽與AlGaN的晶格失配和熱失配都很小，且具有優良的導電和導熱特性，雖然外延後微裂紋仍然可能發生，但缺陷密度顯著降低，提高了效率並延長了LED壽命，並可製備成垂直或薄膜型器件，是製備AlGaN外延材料和器件的一種較優候選襯底。但是碳化矽襯底對紫外光具有很強的吸收作用，以及相對較高的材料和製造成本與需要許可費用的專利工藝，這是限制其在UV LED器件方面發展的重要因素。
目前商業化碳化矽襯底價格較高，最大尺寸為6英寸，成本較高。
 

 

氮化鎵單晶襯底具有良好的導電導熱性能，且其與低Al組分AlGaN材料之間的晶格失配較小，能有效降低異質襯底所導致的高缺陷密度，進而提升外延晶體質量，改善近紫外波段LED和激光二極管的器件性能和使用壽命。目前國內企業已經可以小批量生產2英寸氮化鎵襯底，具備4英寸襯底生產能力，並開發出6英寸襯底樣品，典型的位錯密度為106cm-2量級。
但氮化鎵襯底的價格仍較高，在近紫外UV LED中的應用潛力有限。