對于制作LED芯片來說，襯底材料的選用是首要考慮的問題。應該采用哪種合適的襯底，需要根據設備和LED器件的要求進行選擇。市面上一般有三種材料可作為襯底：藍寶石（Al2O3）、硅（Si）、碳化硅（SiC）

      通常，GaN基材料和器件的外延層主要生長在藍寶石襯底上。藍寶石襯底有許多的優點：首先，藍寶石襯底的生產技術成熟、器件質量較好；其次，藍寶石的穩定性很好，能夠運用在高溫生長過程中；最后，藍寶石的機械強度高，易于處理和清洗。因此，大多數工藝一般都以藍寶石作為襯底。生產藍寶石晶體主要消耗的原料為5N高純氧化鋁。

      目前國內生產高純氧化鋁的主流技術有三種：多重結晶法、醇鹽水解法、直接水解法。

      1， 多重結晶法具體又分為硫酸鋁銨熱解法和碳酸鋁銨熱解法。

      目前國內山東，上海，貴州等地的廠家，多數采取這種方法。它的缺點就是金屬鐵、鎳、鈦、鋯等離子以及鹵素元素難以去除，純度最多可以達到4N，基本已經極限了，實際是3個9；從純度上說，它的缺陷挺大，一般只能用在焰熔法寶石上，要直接拿來做大尺寸藍寶石晶體原料就很難。無法滿足高端要求。

      2， 直接水解法即為膽堿法，膽堿法是目前國內規模最大的4N級氧化鋁生產方法。

      目前河北，廣州有廠家用的是這種方法。只能做工業寶石和低端藍寶石。這種工藝的主要缺陷在于無法再次提純，原料是什么級別，做出來的氧化鋁，就是什么級別，不可能超越原料水平。而且在水解過程中，為了增加反應接觸面積，需要把鋁材加工成片料或者粉料，這個過程中容易帶進Fe，Ti、Ni、Zr等雜質。而這兩種雜質含量多少對藍寶石的品質影響非常大。

      3， 醇鋁水解法即為異丙醇鋁法。

      宣城有一家是用的這種方法，目前日本和美國也主要采取這種工藝生產高純度氧化鋁，產品純度高達到5個9，主要用于LED藍寶石長晶行業。這種工藝比較復雜，國內能掌握此技術的很少。和直接水解法相比，這種工藝的主要優點是：

      1）高純鋁和醇類反應充分，不需要加工成粉末，避免加工過程中帶入Fe,Ti等雜質引入。

      2）可以再次提純，反應得到的異丙醇鋁可以在230-250度下8級塔板精餾，以氣態的形式收集高純異丙醇鋁，鐵、鈦、鎳、鋯、鉛、鎂等金屬雜質不會氣化，留在釜底。 冷凝下來的高純異丙醇鋁還可以再次用陶瓷膜分離，游離金屬雜質鉀，鈉，鋅等都被除去。

      3）粉體在凈化室內5n氮氣氛圍下煅燒減少了污染。

      4）塊體采用1000噸預壓，再等靜壓，密度可以達到3.7.

      4、 焰熔法晶塊料。

      晶塊料普遍使用維爾納葉爐焰熔法Verneuil進行生產，經過振動篩將高純氧化鋁粉體慢慢從爐頂篩下，當氧化鋁粉末在通過高溫的氫氧火焰后熔化，熔滴在下落過程中冷卻并在種晶上固結逐漸生長形成晶體。

      晶塊料是白色半透明狀的，國內現在很多人士尤其是臺灣的迷戀它，看上去透明無色以為純度很高，其實純度也就3個9. 但它的純度也值得我們去考究。

      首先生產過程中氫氣需要通過不銹鋼管道進入到爐體，不銹鋼管道的鐵、鎳、鉻、鈦等金屬離子和其他的金屬雜質會隨著氫氣吹到氧化鋁熔融的晶體內。 

      氧化鋁的熔化溫度是2050度，Fe,Ti,Cr，Mg等元素的熔化溫度已經在2200度左右，這些技術雜質氣化溫度要到達4000度以上，這些金屬雜質或者金屬氧化物2050度根本不會氣化，他們全部都留在晶體內部。氫氧焰只能吹走表面少量較輕的雜質，如鎂，鈣等，但對里層的雜質毫無作用。權威專家測試結果表明，每生產1kg的晶塊料需要耗損200立方的氫氣，消耗很高，氫氣多少有些雜質，由于氫氣：氧化鋁=200，所以有很多雜質不可避免吹到氧化鋁晶體內。 晶塊料，每公斤粉體加工成晶塊料成本就大約150-230元的成本。

      目前國內市場存在一種怪現象， 原料生產商要盈利只有一個辦法，就是用較低純度的氧化鋁粉料比如99.9的去燒晶體料，做出來的氧化鋁只是熔融晶體，顏色差不多， 但里面的純度實際是3個9。用這種價廉的純度低的晶體做出來的寶石看上去還不錯，但后期成品很多不好結果會出現：比如成品率很低，20% 左右，發光亮度也很差，晶格位錯密度達到驚人的3000-5000。LED藍寶石晶片講究位錯密度，晶格，發光度等。要提高這些參數的合格率，必須要選擇真正純度高的5n氧化鋁。

（粉體圈   作者：梧桐）