襯底材料的選用對于UV LED的外延質(zhì)量具有重要意義。考慮到晶體結(jié)構(gòu)相似、晶格失配和熱膨脹系數(shù)差異小等因素，UV LED的襯底通常選用藍寶石（Al2O3）襯底、硅（Si）襯底、氮化鋁（AlN）襯底、碳化硅（6H-SiC）襯底和氮化鎵（GaN）襯底。這幾種襯底的物理參數(shù)對比如下：
一、藍寶石襯底
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(chǎn)品商業(yè)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(chǎn)生一定缺陷，影響生長晶體的均勻性，但其都為六方對稱結(jié)構(gòu)，尤其是藍寶石襯底對紫外光的透射率很高且價格低廉，并且它的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性差問題可以通過芯片倒裝技術(shù)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），由于可通過側(cè)向外延作用降低其上AlGaN外延層的位錯密度、釋放外延應(yīng)力、改善晶體質(zhì)量，以及調(diào)制芯片內(nèi)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(fā)展高效UVC LED很有潛力的技術(shù)路線之一。
在工藝成本的驅(qū)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(guī)格方面，將優(yōu)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(yīng)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(yīng)，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(shù)相結(jié)合形成量子阱有源區(qū)的富Ga載流子局域化效應(yīng)，從而提高發(fā)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(xiàn)有的襯底生產(chǎn)工藝將十分有必要。
二、硅襯底
硅襯底具有低成本、大面積、高質(zhì)量、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、易于集成等優(yōu)點，并且其制備工藝相對成熟；由于硅的導(dǎo)熱系數(shù)是藍寶石的5倍，良好的散熱性可使硅襯底LED具有高性能和長壽命。同時，硅襯底可以實現(xiàn)無損剝離，易于制備垂直結(jié)構(gòu)和薄膜結(jié)構(gòu)UV LED，知識產(chǎn)權(quán)目前較空白，是一項值得推進的技術(shù)路線。但AlGaN材料與硅襯底之間存在更大的晶格失配和熱應(yīng)力失配，在外延層中產(chǎn)生大量缺陷，外延片翹曲嚴重，并容易造成表面龜裂。因此對AlGaN外延工藝技術(shù)要求更高。
三、氮化鋁襯底
氮化鋁單晶襯底具有良好的導(dǎo)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，是制備大電流、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）是制備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(shù)問題，如成本、尺寸、透光性等，且供應(yīng)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(shù)，可批量生產(chǎn)2英寸AlN單晶襯底。國內(nèi)奧趨光電亦可提供1英寸/2英寸高質(zhì)量氮化鋁單晶襯底。預(yù)計氮化鋁單晶生長技術(shù)在未取得突破性進展之前，其應(yīng)用僅限于工業(yè)級高功率UVC LED、250 nm以下UVC LED及深紫外激光器等高端領(lǐng)域。
四、碳化硅襯底
碳化硅與AlGaN的晶格失配和熱失配都很小，且具有優(yōu)良的導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性，雖然外延后微裂紋仍然可能發(fā)生，但缺陷密度顯著降低，提高了效率并延長了LED壽命，并可制備成垂直或薄膜型器件，是制備AlGaN外延材料和器件的一種較優(yōu)候選襯底。但是碳化硅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制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(fā)展的重要因素。目前商業(yè)化碳化硅襯底價格較高，最大尺寸為6英寸，成本較高。
五、氮化鎵襯底
氮化鎵單晶襯底具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)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(zhì)襯底所導(dǎo)致的高缺陷密度，進而提升外延晶體質(zhì)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(nèi)企業(yè)已經(jīng)可以小批量生產(chǎn)2英寸氮化鎵襯底，具備4英寸襯底生產(chǎn)能力，并開發(fā)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(yīng)用潛力有限。
