现在,关于GaN器件发展的一大争议点在于蓝宝石衬底和硅衬底哪个会在未来占据主导地位。尽管蓝宝石衬底在目前依然是市场的主流,它具有成熟技术、高温稳定和机械坚固的优点,但也存在一些缺陷。虽然蓝宝石衬底能让外延层稳稳落地,经得起清洗和搬运,但晶格常数和热膨胀系数的不匹配导致外延层出现缺陷。此外,绝缘体属性也使得垂直结构难以实现,电流不得不拐弯,发光面积被电极占用了一大部分。即使使用金属透明电极能缓解这个问题,但它却像是一层吸收了30%—40%光线的滤镜,增加了生产成本。更糟糕的是,由于蓝宝石衬底硬度极高,在LED工厂里把400 μm厚度削减到100 μm需要大量投资和昂贵的设备和刀片磨损成本。同时导热性也拖后腿,在高温下只有25 W/(m·K)的导热率给大功率器件带来热量聚集问题。为了改善这种情况,科学家们转向了硅材料作为替代选择。硅衬底兼具导热和导电性能,并且其晶格常数与GaN相近。理论上直接在硅上生长GaN可以节省减薄、刻蚀和电极绕行等步骤,提高发光面积和电流效率。但问题是表面粗糙和晶格错配需要额外处理层,在高温外延中稳定性还需要验证。硅在散热方面表现出色但在界面精度方面仍有待提升。目前行业普遍采取先利用蓝宝石衬底生产低功率LED照明产品然后再转用硅基技术生产高功率UV/功率器件的策略。科研人员也在不断优化外延缓冲层以降低两者之间的摩擦。最终解决方案可能是混合衬底或者无衬底悬挂结构,让材料发挥自己最擅长的功能并把缺陷和成本降到最低。衬底之争并非谁取代谁的问题而是谁能把GaN推向更高光效和更低成本。虽然蓝宝石已经立下汗马功劳并且硅正在凭借良好散热性能迅速发展但市场最终还是会用光通量和现金流投票决定谁才是终身托举者。