可用于LED衬底的材料主要有硅、碳化硅、蓝宝石、氮化镓等。由于硅单晶和氮化镓晶格匹配太差无法商业化应用;碳化硅单晶成本价格较高,目前市价约是蓝宝石晶体的5倍以上;氮化镓单晶制备更困难,虽然同质外延质量最好,但价格是蓝宝石晶体的数百倍。综上所述,预计未来30年内,蓝宝石单晶还是LED衬底材料的理想选择。目前,蓝宝石的生长方法主要有提拉法(Cz)、导模法(EFG)、泡生法(Ky)、热交换法(HEM)等。本文介绍了各种蓝宝石长晶方法,并对其优缺点进行了分析。通过分析热交换法在生长大尺寸无缺陷晶体具有明显优势,结合热交换法原理开发了氦气管道,为降低热交换法生长蓝宝石成本提供了一种可行装置和方法。