泡生法蓝宝石晶体生长热场
蓝宝石单晶生长技术的现代趋势和应用进展
蓝宝石单晶生长技术的现代趋势和应用进展摘要：蓝宝石晶体已成为当今最重要的晶体材料之一，综合性能优良，广泛应用于各种领域。
本文综述了蓝宝石的新用途，并简要介绍了蓝宝石生长的主要方法以及不同制备方法的应用条件。
介绍了我国蓝宝石晶体的主要制造商和生长方法，最后提出了优化蓝宝石晶体工业增长的措施。
关键词：蓝宝石单晶；生长方法；应用分析前言蓝宝石，又称刚玉，是一种氧化铝晶体。
这些晶体具有稳定的机械、光学和化学稳定性，可在接近2 000 c的温度下使用，由于蓝宝石独特的晶体结构，具有优良的机械和血液特性。
近年来，蓝宝石市场继续扩大，涉及国防、科学技术和民用工业等许多新领域，特别是作为理想的基本材料，已被用于半导体二极管的生产，成为一种重要的高技术晶体。
目前中国种植蓝宝石晶体的企业很多最大的蓝宝石可能重130公斤，直径超过400毫米，但这些技术都不太成熟。
随着技术的发展，蓝宝石市场对结晶材料的重量和形状要求越来越高。
此外，由于成长和加工过程困难，设备和人员要求也很高，蓝宝石晶体工件的要求也越来越高。
因此，生产低成本高质量蓝宝石晶体的能力成为蓝宝石上游企业的主要发展方向。
如果技术成熟，可以满足目前对大型蓝宝石晶体的需求。
一、蓝宝石生长技术的比较1.泡生法泡生法被称为KY法，是从俄罗斯引进的一种高技术蓝宝石晶体生长技术。
首次应用于氢氧化物、碳酸盐晶体的制备和研究，并在20世纪60年代经过改进后才用于蓝宝石的生长。
泡生法生长的蓝宝石晶体通常是梨形的。
目前国内已广泛生产45kg晶体，85kg和100kg晶体也已成功开发。
但设备要求高，生产指标太低，从来没有大规模生产。
运气好法是1926年发明的，经过几十年的研究人员的不断改造和完善，现在是解决提拉法不能生产大晶体的好方法之一。
晶体生长原理和技术特点:将晶体原料放入高温坩埚中加热熔化，调节炉内温度场，使熔体顶部略高于熔点；将籽晶上籽晶向熔液表面提起，表面轻微熔化后，将表面温度降至熔点，提起并转动籽晶，使熔体顶部处于过冷状态，在籽晶上结晶，在不断上升过程中生长柱状晶体。
蓝宝石介绍
蓝宝石介绍常用晶体生长方法:Czochralski Method (柴氏拉晶法，又称为提拉法)：Pull from the melt.Kyropoulos Method (凯氏长晶法，又称为泡生法): Dip and turn.温度梯度法(TGT法)EFG Method (导模法，Edge Defined Film-fed Growth): Pull through die.热交换法(Heat Exchange Method，HEM)垂直水平温度梯度冷却法(Vertical Horiaontal Gradient Freezing，VHGF): 韩国Sapphire Technology Company (STC)技术。
ES2-GSA长晶法：美国Rubicon Technology Inc.技术。
由于钨钼具有耐高温、低污染等特性，被广泛用来做蓝宝石长晶炉的热场部件，包括钨坩埚/钼坩埚、发热体、钨筒、隔热屏、支撑、底座、籽晶杆、坩埚盖等。
发热体采用鸟笼结构钨发热体或者钨网发热体，有利于提供均匀稳定的温场。
化学式Al2O3相对分子质量101.96性状白色结晶性粉末。
无臭。
无味。
质极硬。
易吸潮而不潮解。
溶于浓硫酸，缓慢溶于碱液中形成氢氧化物，几乎不溶于水及非极性有机溶剂。
相对密度(d204)4.0。
熔点约2000℃。
用途1. 红宝石、蓝宝石的主成份皆为氧化铝，因为其它杂质而呈现不同的色泽。
红宝石含有氧化铬而呈红色，蓝宝石则含有氧化铁和氧化钛而呈蓝色。
2. 在铝矿的主成份铁铝氧石中，氧化铝的含量最高。
工业上，铁铝氧石经由Bayer process纯化为氧化铝，再由Hall-Heroult process转变为铝金属。
3. 氧化铝是金属铝在空气中不易被腐蚀的原因。
纯净的金属铝极易与空气中的氧气反应，生成一层致密的氧化铝薄膜覆盖在暴露于空气中铝表面。
这层氧化铝薄膜能防止铝被继续氧化。
这层氧化物薄膜的厚度和性质都能通过一种称为阳极处理（阳极防腐）的处理过程得到加强。
蓝宝石晶体检测
蓝宝石晶体的检测（一）摘要: 蓝宝石晶体的检测蓝宝石晶体：含有少量Fe2+和Ti4+的α-A1203 (刚玉)晶体。
红宝石晶体：含有少量Cr3+的α-A1203 (刚玉)晶体。
黄宝石晶体：含有少量Ni4+的α-A1203 (刚玉)晶体。
白宝石晶体：α-A1203 (刚玉)晶体。
蓝宝石晶体的检测蓝宝石晶体：含有少量Fe2+和Ti4+的α-A1203(刚玉)晶体。
红宝石晶体：含有少量Cr3+的α-A1203(刚玉)晶体。
黄宝石晶体：含有少量Ni4+的α-A1203(刚玉)晶体。
白宝石晶体：α-A1203(刚玉)晶体。
蓝宝石晶体化学性质非常稳定，一般不溶于水和不受酸、碱腐蚀，只有在较高下(300℃)可为氢氟酸、磷酸和熔化的氢氧化钾所侵蚀。
蓝宝石晶体硬度很高，为莫氏硬度9级，仅次于最硬的金刚石。
它具有很好的透光性，热传导性和电气绝缘性，力学机械性能好，并且具有耐磨和抗风蚀的特点。
蓝宝石晶体的熔点为2050℃，沸点3500℃，最高工作温度可达1900℃。
因此，蓝宝石作为一种重要的技术晶体，已被广泛地应用于科学技术、国防与民用工业的许多领域。
蓝宝石晶体简介蓝色宝石是含有少量Fe2+和Ti4+的α-A1203(刚玉)晶体。
蓝宝石晶体是指含有微量杂质晶体的刚玉，刚玉晶体具有优良的光学、电学和机械性能，其硬度仅次于钻石。
具有机械强度高、高温化学稳定、导热性好、高绝缘性、小摩擦系数等特点。
广泛应用于半导体器件、光电子器件、激光器、真空器件、精密机械等。
特别是含Ti4+蓝宝石，是最优异的固体宽带调谐激光材料，可制作超强的飞秒量级可调谐激光器。
蓝色宝石也是最为珍贵的宝石之一，深受人们喜爱，高质量宝石晶体的合成工艺是人们研究的重要问题。
蓝宝石有多种合成方法，如盐熔法、高温法、热液反应法等。
热液法合成技术是重要的晶体合成方法之一，其合成的晶体纯度高，结晶质量好。
为了降低合成的温度和压力，人们也在尝试采用其他的热液方法合成α-A1203晶体，如1-4丁二醇法。
蓝宝石长晶知识
蓝宝石长晶知识蓝宝石(Sapphire)是一种氧化铝(Al2O3)的单晶，光学穿透带很宽，从近紫外光(190nm)到中红外线都具有很好的透光性。
蓝宝石晶体具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，强度高、硬度大、耐腐蚀，可在接近2000℃高温的恶劣条件下工作，因而被广泛的应用于红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的窗口材料。
其独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热学性能使蓝宝石晶体成为实际应用的半导体GaN/Al2O3发光二极管(LED)，大规模集成电路SOI和SOS及超导纳米结构薄膜等最为理想的衬底材料。
随着近年来LED TV、LED Monitor、LED NB、LED Phone及LED照明市场的持续高速增长，强劲推动了用于制作LED基材的蓝宝石市场的需求扩张。
优点：蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗常用晶体生长方法:Czochralski Method (柴氏拉晶法，又称为提拉法)：Pull from the melt.Kyropoulos Method (凯氏长晶法，又称为泡生法): Dip and turn.温度梯度法(TGT法)EFG Method (导模法，Edge Defined Film-fed Growth): Pull through die.热交换法(Heat Exchange Method，HEM)垂直水平温度梯度冷却法(Vertical Horiaontal Gradient Freezing，VHGF): 韩国Sapphire Technology Company (STC)技术。
ES2-GSA长晶法：美国Rubicon Technology Inc.技术。
由于钨钼具有耐高温、低污染等特性，被广泛用来做蓝宝石长晶炉的热场部件，包括钨坩埚/钼坩埚、发热体、钨筒、隔热屏、支撑、底座、籽晶杆、坩埚盖等。
泡生法蓝宝石单晶炉隔热保温性能分析
钢 的导热 系数 ／ Ｗ・ ｍ ・ Ｋ
●
ｌ ５
４ ４ ８
钢的 比热 ／ Ｊ・ ｋ ｇ 。 。 ・
钢 的辐射率
钢 的密度 ／ ｋ ｇ・ ｍ－ 氧化锆 的导 热 系数 ／ Ｗ ・ ｍ一・ Ｋ。 氧 化锆 的 比热 ／ Ｊ・ ｋ ｇ ～・ 。
０ ． ４ ５
７ ８ ５ ０ ２ ． Ｏ ９ ５ ８ ７
蓝 宝石单 晶的制备周期 长 ，且晶体的生长需要一个 恒定 的 温度场 ，因此可将炉 内温场看作稳 态来 进行 分析 ， 在此过程 中 ， 单 晶炉 内的热量传递遵循 能量守恒原理 ，即系统产 生的热量等 于系统 内能的变化加上系统流 出的热量 ： Ｑ ｇ 。 ａ ｔ ｅ ＝Ｑ 。 ｕ ｔ ｐ ｔ ＋ △ （ １ ）
一
石墨 电极 加 热体 籽 晶杆
钼 隔 热屏
块对单 晶炉 内的热量传 递过程进行模 拟分析。分别模拟侧边不 加氧化锆 隔热层 和加人 氧化 锆隔热层 的情 况下 ，单 晶炉的热量 损失情况 ， 为炉子 的隔热保温性能进行下一步的改进提供参考 。 计算 中采用 的热物性参数 ，见表 １ 所示
科 学 之 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ｆ ｒ ｉ ｅ ｎ ｄ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ａ ｍａ ｔ ｅ ｕ ｒ ｓ
２ ０ １ ３ 年１ ０ 月
泡 生 法 蓝 宝石 单 晶炉 隔热 保 温 性 能 分 析
张晓军 ，向正坤
（ 西南林业 大学 ，云南 昆明 ６ ； ５ ０ ２ ２ ４）
摘 要 ：泡生法蓝宝石单 晶炉的隔热系统通常采 用多层钼 隔热屏的形式 ，虽可满足结晶要 求，但是热量损失比较严重。经过数值模拟分析 ，在侧边加入氧化锆 隔热层可明显减 少热 量损失 ，达到 良好的隔热保温效果。同时缩短 了晶体生长周期 ，达到 了节省 电能的 目的。 关键词 ：单 晶炉；隔热保 温性 能 ；钼 隔热屏 ；氧化锆 隔热层 中图分类号 ：Ｔ Ｆ ８ ０ ６ ． ９ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ０ －８ １ ３ ６（ ２ ０ １ ３） ２ ０ －０ ０ ２ １ －０ ２ Ａ１ ２ Ｏ３ 单 晶又称蓝宝石 ，是一种简单配位 型氧化 物晶体。 蓝 宝石单晶具备优 良的热学性能 、光学性能且化学性 能极其稳 定 ，适 合在恶劣 的条件下 工作 ，因此在 国防与 民用 工业 的许多 领域得 到了广泛的应用 。 泡生法属于熔体 中生长蓝宝石方法的一种 ， 是 目前制备大尺 寸蓝宝石晶体的主流方法之一。 蓝宝石晶体 的制备就是在单 晶炉 内完成 的， 传统 的单晶炉隔热保温性能较差 ， 热量散失 比较严重 ， 如果在不改变炉体整体尺寸的情况下 ， 在炉体侧边加人氧化锆隔 热层 ，可明显改善炉体的隔热保温效果并减小热量散失 。 本次炉体 ｉ 女进 中 ，采取侧边加人氧化锆隔热层的方式 ，氧化锆 材料 的熔点为 ２ ６ ８ ０ ℃， 沸点４ ３ ０ ０ ℃ ，耐火 度 ２ ２ ０ ０ ｏ Ｃ，且隔热 保温性能 良好 ，是单晶炉侧边隔热层材料 的极佳选择 。
2.2.14 蓝宝石晶体生长工艺及设备
了说明，对蓝宝石单晶生长工艺及设备的国内外发展趋势进行了探讨。
关键词： 蓝宝石；单晶；生长；工艺；设备
中图分类号： TN304.053
文献标识码： B
文 章 编 号 ：1004-4507(2011)07-0007-05
Sapphire Crystal Growth Technology and Equipment
材料 名称
应用领域
主要用途
蓝 耐磨元件 仪表轴承、钟表轴承、天平刀口、陀螺
宝 可见光窗口 表镜、手机、条码机、投影仪窗口
石 红外窗口 红外分析仪、探测器、夜视仪、整流罩
晶 电真空器件 行波管夹持件、无磁支撑件、高温绝缘件 体
外延衬底 SOS 衬底、ZnO 衬底、GaN 衬底
2.1 焰 熔 法 （Flame fusion，或 称 Verneuil 法 ） 由法国人维尔纳叶（Verneuil）于 1902 年正式
wwwwenkuxiazaicom晶体品质好可生长大尺寸晶体材料利用率高工艺稳定可生长大尺寸晶体晶体利用率较高生长周期短晶体生长情况可观察缺点代表公司需要掏棒晶体利用率较低rubicon美monocrystal俄stc独有专利stc韩设备构造复杂大直径晶体工艺复杂京瓷日并木日蓝晶科技中国晶体生长周期长成本较高gtsolar美位错控制困难晶体尺寸受honywell美限制成本较高saintgobain法晶体品质差100000工艺简单成本低国内外蓝宝石单晶发展现状蓝宝石是目前市场上使用最广泛的蓝绿光led衬底材料由于2009年下半年以来led行业的超常规发展导致蓝宝石晶棒短缺致使50mm晶片价格由2009年上半年的7美元上涨到2010年底的30美元左右
具顶端，在此模具顶端的熔体部位下入籽晶，然后 按照导模狭缝所限定的形状连续生长晶体。通过 改变导模的形状，可以生长片、棒、管、丝等各种特 殊形状的蓝宝石晶体，从而免除了对于蓝宝石晶 体繁重的切割、成型等加工程序，大大减少了物料 的损耗，节省了加工时间，从而使得蓝宝石的成本 显著降低。
不同方法生长的蓝宝石晶体位错缺陷
收稿日期：２０１９－０４－２２ 基金项目：国家自然科学基金项目 （１１８４７１２２）；河南省科技攻关计划项目（１８２１０２３１０８９５，１９２１０２２１００２７） 作者简介：王娇（１９８５—），女，河南三门峡人，讲师，博士，主要研究方向为功能材料。 通信作者：刘少辉（１９８６—），男，河南洛阳人，副教授，主要研究方向为功能材料，Ｅｍａｉｌ：ｑｑｌｉｕｓｈａｏｈｕｉ＠１６３．ｃｏｍ。
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｄｅｆｅｃｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅｓａｐｐｈｉｒｅｖｉａｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄ
ＷＡＮＧ Ｊｉａｏ，ＬＩＵＳｈａｏｈｕｉ，ＺＨＡＯ Ｌｉｍｉｎ，ＨＡＯ Ｈａｏｓｈａｎ，ＣＨＥＮＧ Ｚｅｙｕ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５１１９１，Ｃｈｉｎａ）
以硅和砷化镓为代表的传统半导体材料大大推动了电子信息技术的发展，给人们的生活带来了巨大的 变化。氮化镓（ＧａＮ）半导体材料具有禁带宽度大、介电常数小、热稳定性好、导热性能好、击穿电场高等优 点［４］，被人们广泛应用于航空航天、通信卫星、新型光源、探测仪器等领域。但 ＧａＮ与 Ｓｉ衬底之间存在着巨 大的晶格失配和热失配，很难在 Ｓｉ衬底上形成高质量的 ＧａＮ材料。蓝宝石晶体衬底与 ＧａＮ晶体具有同样 的结构，目前已经在蓝宝石外延出高质量的 ＧａＮ晶体材料，而 Ｃ面（０００１）的蓝宝石晶片成为最理想的 ＧａＮ 生长的衬底材料［５］。
第 ４期
王 娇，等：不同方法生长的蓝宝石晶体位错缺陷
·５１·
方法均存在一定的缺点和局限，难以满足生长大尺寸、高质量、低成本蓝宝石晶体的需求。随着科学技术的 高速发展，市场对蓝宝石晶体材料的尺寸、性能也提出了新的要求。然而，从熔体中生长的晶体往往含有各 种类型的微观或宏观缺陷。本课题主要针对不同方法生长的蓝宝石晶体位错缺陷进行研究，探讨晶体位错 缺陷密度、分布与晶体生长工艺之间的关系，并对相关机制进行阐述。
蓝宝石晶体介绍
蓝宝石介绍蓝宝石的组成为氧化铝(Al2O3)，是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成,其晶体结构为六方晶格结构.它常被应用的切面有A-Plane,C-Plane及R-Plane.由于蓝宝石的光学穿透带很宽,从近紫外光(190nm)到中红外线都具有很好的透光性.因此被大量用在光学元件、红外装置、高强度镭射镜片材料及光罩材料上，它具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性、熔点高（2045℃）等特点，它是一种相当难加工的材料，因此常被用来作为光电元件的材料。
目前超高亮度白/蓝光LED的品质取决于氮化镓磊晶(GaN)的材料品质，而氮化镓磊晶品质则与所使用的蓝宝石基板表面加工品质息息相关，蓝宝石(单晶Al2O3 )C面与Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小，同时符合GaN 磊晶制程中耐高温的要求，使得蓝宝石晶片成为制作白/蓝/绿光LED的关键材料.2、蓝宝石晶体的生长方法常用的有两种:1:柴氏拉晶法(Czochralski method),简称CZ法.先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤，再利用一单晶晶种接触到熔汤表面，在晶种与熔汤的固液界面上因温度差而形成过冷。
于是熔汤开始在晶种表面凝固并生长和晶种相同晶体结构的单晶。
晶种同时以极缓慢的速度往上拉升，并伴随以一定的转速旋转，随着晶种的向上拉升，熔汤逐渐凝固于晶种的液固界面上，进而形成一轴对称的单晶晶锭.2:凯氏长晶法(Kyropoulos method),简称KY法,大陆称之为泡生法.其原理与柴氏拉晶法(Czochralskimethod)类似，先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤，再以单晶之晶种(SeedCrystal，又称籽晶棒)接触到熔汤表面，在晶种与熔汤的固液界面上开始生长和晶种相同晶体结构的单晶，晶种以极缓慢的速度往上拉升，但在晶种往上拉晶一段时间以形成晶颈，待熔汤与晶种界面的凝固速率稳定后，晶种便不再拉升，也没有作旋转，仅以控制冷却速率方式来使单晶从上方逐渐往下凝固，最后凝固成一整个单晶晶碇.蓝宝石基片的原材料是晶棒,晶棒由蓝宝石晶体加工而成.广大外延片厂家使用的蓝宝石基片分为三种:1:C-Plane蓝宝石基板这是广大厂家普遍使用的供GaN生长的蓝宝石基板面.这主要是因为蓝宝石晶体沿C轴生长的工艺成熟、成本相对较低、物化性能稳定,在C面进行磊晶的技术成熟稳定.2:R-Plane或M-Plane蓝宝石基板主要用来生长非极性/半极性面GaN外延薄膜,以提高发光效率.通常在蓝宝石基板上制备的GaN外延膜是沿c轴生长的，而c轴是GaN的极性轴，导致GaN基器件有源层量子阱中出现很强的内建电场，发光效率会因此降低，发展非极性面GaN外延，克服这一物理现象，使发光效率提高。
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建立起合适的温场是泡生法生长大尺寸、高质量蓝宝石晶体的关键。泡生法蓝宝石晶体生长
系统的温场在轴向应该存在三个区域，即低温区、梯度区、高温区。
低温区：主要用于控制热量在晶体中输运的方向和快慢，同时对生长出的晶体进行退火以消
除热应力，要求低温区的温度不能太低；对于大尺寸的蓝宝石晶体一般选择在对消除晶体应
力、散射、缺陷最敏感的温度附近（一般选择在1700度以上）。
梯度区：是晶体生长的前沿，即固液界面所在的位置，晶体生长的驱动力就来源于该区的温
度梯度造成的局部过冷，因而也是晶体生长最重要的区域。温度梯度决定晶体的生长速度和
生长界面形状，温度梯度大，热量输运速度快，晶体生长的速度快，界面稳定性好，抗扰动
能力强。
高温区：主要用于原料的融化，为了保证原料的全部融化，高温区必须高于原料的熔点温度，
且为了防止较大温度引起的强大对流，高温区内温差一般不大于20度，为了得到一定程度
的凸界面生长，对于高温区的径向温度分布，既要有一定的径向温度梯度，又要求径向温度
分布中心对称。
在生长大直径单晶时，加强低温区的保温，控制梯度区的温度梯度和高温区的过热温度，对
保证晶体不开裂，生长界面温度与熔体不局部成核结晶极为重要。
热场设计是将加热体做成一定形状，隔热屏设计成一定结构，使下部发热电阻比上部发热电
阻大，下部保温性能好，上部保温性能差，从而产生一个比较均匀，下高上低的轴向温度差；
同时用过特殊装置控制坩埚底部散热，产生一个中间低，两侧高的径向温度差。
从35kg蓝宝石生长到50kg蓝宝石生长，投料量的增加，必然会使用直径大的热系统，以及
大坩埚。而热系统越大，其温度梯度越难控制。所以建立新的能生长出高品质50kg蓝宝石
的热场是关键。
蓝宝石生长更大程度依赖于生长炉和技术管控，当前各大长晶方式比拼的重点也在成
本。泡生法被一度卡在80kg级，并不是更大的晶体无法量产而是良率很难保证。投入量
产必将进一步降低蓝宝石厂家生产成本。
采用大尺寸蓝宝石衬底是降低LED芯片成本的主要因素之一。“大尺寸衬底可以在每
个MOCVD轮次中制作更多的芯片。由于LED芯片存在边缘无效区，所以直径越大，芯片数量
比与直径比优势越明显，以6英寸为例，表面积是2英寸的9倍，芯片数量确是2英寸的
10.9倍，衬底尺寸越大，芯片数量优势越明显。”
据公司介绍， 150kg蓝宝石晶体的材料利用率高，掏取4英寸晶棒超过50%，位错密
度低600pit/cm2，且晶体质量好，气泡缺陷少。“150kg晶体可掏取5英寸手机面板方棒
2430mm，材料利用率达到62.8%，重量是90kg的1.66倍，得棒数量却是90kg晶体的1.97
倍。”
**TKY-3法长晶技术突破瓶颈**
受窗口片的拉动，蓝宝石的出货量有所增加。窗口片市场的拉动可能会缓解蓝宝石企
业业绩低迷的困境
预计2020年，手机部分所需MOCVD设备数量将达到250台，LED TV背光
应用所需MOCVD设备数量将达到1500台。而随着通用照明应用规模的Veeco
年度报表持续增长，LED照明所需MOCVD台数将达到数千台，
据高工LED产业研究所(GLII)统计数据显示，2013年中国LED应用行业规模达到
2081亿元，同比增长31%。预计2014年中国LED室内外功能性照明产值将超过1000
亿元，LED室内外功能性照明仍将延续2013年的爆发式增长态势。照明需求的快速提升，
可以在一定程度上缓解中国地区LED上游芯片产能过剩问题，但距离产能供求反转还有
一段距离。因为，2013年中国MOCVD开机率和产能利用率分别提高至70%左右和52%
左右。
，目前国产背光器件份额仅占整个背光市场份额的20%—30%，
未来随着智能
手机、IPAD等智能终端需求越来越多，
随着国产背光器件产品竞争力进一步提升，
留给国产LED背光厂商的后市成长空间十分可观。
2014年，LED照明迎来了迅速发展的机遇，照明需求的持续增长驱动LED芯片需求上升。
“目前下游市场需求比较旺盛，2013年年底华灿MOCVD数量已增至71台，武汉基地37台
MOCVD设备基本保持在满负荷生产状态，
从2008年至今，LED产业基本上历经了三个阶段的增长，第一轮和第二轮增长分别集中在
中小尺寸背光和大尺寸背光方面，目前整个行业正迎来以LED照明为拉动引擎的第三轮增长，
前景最为看好，
LED下游应用领域的市场规模得到迅速增长。
尤其是去年以来，受到新一代iPhone手机可能采用蓝宝石屏幕的利好消息刺
激，蓝宝石衬底材料不断衍生的新细分市场机会，2014年整体蓝宝石衬底市场需
求比重中，LED应用比重会逐渐降低，非LED应用比重掘起将成为行业发展的重
要力量。预计2014年非LED应用占整体比重将成长至33%。若2014年底iPhone6
与iWatch导入蓝宝石保护面板，预计蓝宝石衬底的需求将呈现爆发式增长。
2013年年末各国纷纷出台淘汰白炽灯的计划，白炽灯退出历史舞台呼声越来
越高，为LED节能照明提供了良机。按照2011年，国家发改委、商务部、海关总
署、国家工商总局、国家质检总局等多个部门联合发布了《中国逐步淘汰白炽灯路
线图》，继100瓦灯泡之后，今年10月我国将禁止进口和销售60瓦及以上的普通
照明用白炽灯，
带来了全球LED光源的替换潮，相较与2013年，2014年全球LED球泡灯需
求数量将增长86%，而LED灯管需求数量增长率则达到89%。在最新发布的LED
研究报告中预测，2014年全球LED照明产品出货量较2013年将增长68%。其中，
北美地区增长率预计达72%，中国大陆市场LED照明产品用量增长率达86%。同
时，在政策的扶持下，大陆市场LED厂商的进步将明显加快，在产业整合和技术进
步方面可能开启新局面。这意味着LED照明市场达到千亿规模的预期将在今年得以
增强。
数据显示，2014年1月，全球取代40W的LED灯泡零售均价同比下降约
21%，取代60W的LED灯泡价格同比下降约28%。一线品牌产品价格快速下降促
进各区域市场加速规范与整合，各地区球泡灯价格呈稳定下跌趋势。价格下降使得
产品性价比逐渐提升。此外，LED相关标准政策的制定与换装标案纷纷启动，也对
全球LED照明市场的发展起到推动作用。
2014年真正意义上的是工程照明和商用照明领域的爆发年
2014年是对LED照明非常重要的一个年份，预估2014年照明部分将有超过8成的产量增
长。
受益于非LED应用领域：
蓝宝石的亮点不少，从LED的蓝宝石衬底，一直延伸到相
机镜头模组保护玻璃、HomeKey指纹识别模组保护玻璃，甚至更进一步延伸到存在诸多想
象空间的iPhone、iWatch保护玻璃…
推动，蓝宝石衬底材料需求持续成长。相较于2013
年，2014年全球LED球泡灯需求数量将增长86%，LED灯管需求数量增长率则达
到89%。
去年下半年以来，蓝宝石材料报价回升。
蓝宝石衬底的用途越来越多元化，除智能手机外，包括相机的保护镜头与Home键都
开始导入蓝宝石衬底材料，使得蓝宝石衬底需求持续成长，预计2014年蓝宝石衬底行业的
供需可望。
预计到今年7-8月，蓝宝石衬底在消费电子应用的出货量将超过LED照明。不
过，LED照明下游增长对上游材料的传导效应依然十分显著，从2013年下半年开
始，蓝宝石衬底材料价格稳中有升，公司也正在计划扩充产能。目前，蓝宝石衬底
在LED照明应用的出货量约占到整个天通控股产能的70%~80%。
上一次行情低靡，属于半导体行业正常的波动，只要掌握长晶环节的关键核心
技术，一旦需求增长，就会拉动上游回暖，企业也会自然进入盈利轨道。
随着照明市场起量，正面拉动对蓝宝石的需求，部分蓝宝石产品价格甚至出
现上涨局面。以2吋抛光片为例，其价格从去年年中的7美元一路飙升至9美元，
由于蓝宝石为独特材质，生产具高复杂度及高技术要求。
贵州皓天、天通控股、昀丰新能源、南京京晶、东晶电子、水晶光电，