藍寶石基板是由單晶氧化鋁(α-Al₂O₃)加工而成的基板,是作為 GaN 系藍光 LED 成長基板使用最廣的材料。在 GaN 自立基板昂貴且難以取得的年代,它是儘管存在晶格不匹配仍能成長 GaN 的實用選項,支撐了量產,成為白光 LED 產業的基礎。
製造方式是以泡生法(Kyropoulos 法)、EFG 法(導模法)、熱交換法等育成大型單晶晶棒(boule),再以套孔鑽鑽取成圓柱狀,用線鋸切片後,經精研(lapping)與研磨完成加工。由於是莫氏硬度9的極硬材料,切割與研磨需要時間與鑽石磨粒,加工成本占價格的很大部分。
作為 GaN 成長基板的課題,在於晶格常數差(約16%)、熱膨脹差以及低熱傳導率。透過插入低溫緩衝層(低溫 GaN 或 AlN)的 ELO(橫向磊晶成長)等技術降低差排密度而得以實用化,但散熱性差仍是高功率元件的限制。此外,由於是絕緣體,需要將電極從上表面引出的橫向結構。
表面通常會施以提升 GaN 成長品質的微細加工。PSS(Patterned Sapphire Substrate:圖案化藍寶石基板)是在表面形成數μm錐狀圖形,使差排往橫向彎曲,同時提高光萃取效率的技術,已成為目前 LED 用藍寶石基板的標準。
近年來,與 GaN-on-Si、GaN 自立基板、SiC 基板之間的競爭加劇,各用途的市場區隔也愈來愈明確。即便如此,在成本與成熟度方面,一般照明與背光用 LED 仍以藍寶石為主力,Micro LED 也帶來了新的需求。從基板到 LED 一貫生產的日亞化學工業等是代表性業者。