設備

　　在當前無法制備大塊GaN單晶材料的情況下，MOCVD即金屬有機物化學氣相沉積設備仍是GaN材料異質外延最關鍵設備。當前商用MOCVD設備市場主要由國際兩大巨頭掌握，在此局面我國MOCVD仍取得較大發展，并且出現48片機。但我們仍需要認識到國內MOCVD的缺點。對于MOCVD，一般而言，研究型設備的重點是溫度控制，商業化設備是均勻性、重復性等。在低溫下，可以生長高In組分InGaN，適合氮化物體系材料在橙黃光、紅光、紅外等長波長的應用，使氮化物應用涵蓋整個白光領域;而在1200oC-1500oC高溫下，可以生長高Al組分的AlGaN，使得氮化物應用擴展到紫外領域和功率電子器件領域，應用范圍獲得更大的擴展。目前國外已經具有1600oC高溫MOCVD設備，可制備出高性能紫外LED和功率器件。我國MOCVD仍需長期發展，擴大MOCVD的溫度控制范圍;對于商用設備不僅要提高性能，更要保證均勻性和規模化。

　　源材料

　　源材料主要包括各種氣體材料、金屬有機物材料、基板材料等。其中，基板材料是重中之重，直接制約外延薄膜質量。目前，GaN基LED的襯底越來越多元化，SiC、Si以及GaN等襯底技術逐步提高，部分襯底從2英寸向3英寸、4英寸甚至6英寸、8英寸等大尺寸發展。但綜合來看，當前性價比最高的仍是藍寶石;SiC性能優越但價格昂貴;Si襯底的價格、尺寸優勢以及與傳統集成電路技術銜接的誘惑使得Si襯底仍然是當下最有前景的技術路線之一。GaN襯底仍需在提高尺寸和降低價格方面下功夫，以便未來在高端綠光激光器和非極性LED應用方面大顯身手;金屬有機物材料從依賴進口到自主生產，有了很大的進展;其他氣體材料也取得長足進步。總之，我國在源材料領域獲得很大發展。

　　外延

　　外延，即器件結構的獲得過程，是最具有技術含量的工藝步驟，直接決定LED的內量子效率。目前半導體照明芯片絕大多數采用多量子阱結構，具體技術路線往往受制于襯底材料。而藍寶石襯底普遍采用圖形襯底(PSS)技術，降低外延薄膜的為錯密度提高內量子效率，同時也提高光的出取效率。未來PSS技術仍是重要的襯底技術，且圖形尺寸逐漸向納米化方向發展。而利用GaN同質襯底可以采取非極性面或半極性面外延生長技術，部分消除極化電場引起的量子斯塔克效應，在綠光、黃綠光、紅橙光GaN基LED應用方面具有非常重要的意義。另外，當前的外延普遍是制備單發光波長量子阱，采用適當外延技術，可以制備多波長發射的LED，即單芯片白光LED，這也是很有前景的技術路線之一。其中，具有代表性的如用InGaN量子阱中相分離，實現了高In組分InGaN黃光量子點和藍光量子阱組合發出白光。此外，還有利用多重量子阱發光實現寬光譜發光模式，以此實現單芯片白光輸出，但是該白光的顯色指數還比較低。無熒光粉單芯片白光LED是很具吸引力的發展方向，如果能實現高效率和高顯色指數，將會改變半導體照明的技術鏈。

　　在量子阱結構方面，引入電子阻擋層阻擋電子泄露提高發光效率已經成為LED外延結構的常規方法。此外，優化量子阱的勢壘和勢阱仍將是重要工藝環節，如何調節應力，實現能帶裁剪，可以制備不同發光波長的LED。在芯片覆蓋層方面，如何提高p型層的材料質量、p型層空穴濃度、導電性能和解決大電流下droop效應仍然是當務之急。

　　芯片

　　在芯片工藝方面，如何提高光提取效率并得到更好的散熱方案成為芯片設計的主旨，并相應研發了垂直結構、表面粗化、光子晶體、倒裝結構、薄膜倒裝結構(TFFC)、新型透明電極等技術。其中，薄膜倒裝結構利用激光剝離、表面粗化等技術，可以較大幅度提高出光效率。

　　芯片應用

　　針對藍光LED激發黃色熒光粉的白光LED技術方案較低的熒光轉換效率，RGB多芯片白光和單芯片無熒光粉白光成為未來白光LED的主要技術趨勢，效率較低的綠光LED則成為RGB多芯片白光的主要限制因素，未來半極性或非極性綠光LED將成為重要的發展趨勢。在解決白光LED顯色方面，可利用紫光或紫外LED激發RGB三色熒光粉，獲得高顯色白光LED技術，但必然犧牲一部分效率。目前，紫光或紫外光芯片效率已經獲得很大進步，日亞化學公司生產的365nm波長紫外LED外量子效率已經接近50%。未來紫外LED將獲得更多應用，且無其它紫外發光體系材料代替，發展前景非常巨大。一些發達國家已紛紛投入大量人力、物力開展UVLED的研究。而氮化物的紅光紅外光波段應用，除了環境之外，無論是價格還是性能都難以與砷化物競爭，因而前景不是很明朗。

　　根據以上闡述可知，圍繞半導體照明的上游材料及設備已經獲得很大的發展，尤其在效率方面，藍光波段已經接近理想效率，芯片在半導體照明燈具的價格比也大幅度下降，未來半導體照明將從光的效率向光品質方向發展，這要求芯片材料沖破藍光領域，同時向長波長和短波長方向發展，而綠光、紫光和紫外光LED芯片將是研究重點。