GaN光電子器件(如405nm大功率LD、紫外和藍(lán)光LED等)的缺陷可降低光輸出，并導(dǎo)致器件在高電流密度時(shí)的失靈。為此，制造商在異質(zhì)襯底上使用復(fù)雜的緩沖設(shè)計(jì)，以最小化外延層的缺陷密度。然而，即使最有效的橫向外延生長(zhǎng)技術(shù)在減少缺陷密度上也付出了慘重代價(jià)。生產(chǎn)步驟更加昂貴復(fù)雜、可用晶片區(qū)域更小，這些都降低了生產(chǎn)的良品率。

　　這些缺點(diǎn)突顯了人們對(duì)自支撐、價(jià)格可接受、低位錯(cuò)密度的GaN襯底的需要。人們使用HVPE(氫化物汽相外延)、高壓溶液生長(zhǎng)法、氨熱生長(zhǎng)法、物理汽相傳輸及升華生長(zhǎng)法對(duì)其進(jìn)行了大量的研究。

　　HVPE由于工藝成熟、可控性好和生長(zhǎng)速度快成為目前使用最廣泛的自支撐襯底制備技術(shù)。一些公司正在推廣HVPE法生長(zhǎng)出的GaN襯底，這些襯底一般是通過(guò)使用單片或多片工具在異質(zhì)模板(如藍(lán)寶石)上生長(zhǎng)出來(lái)的。

　　美國(guó)和亞洲的一些公司正在嘗試?yán)肏VPE法生長(zhǎng)出幾厘米厚的梨形人造GaN晶體，之后線狀鋸(晶片切割用)可從梨形晶體上切割下一些未拋光的GaN襯底。另外切割下的襯底還可作為種晶進(jìn)行后繼生長(zhǎng)，使材料的位錯(cuò)密度穩(wěn)步下降，生長(zhǎng)出晶格匹配的材料。HVPE生長(zhǎng)法是很誘人的選擇，但仍面臨一些挑戰(zhàn)，其中之一就是GaN生長(zhǎng)的副產(chǎn)品-氯化氨。氯化氨在低于340 °C時(shí)會(huì)形成有腐蝕性的粉塵，這些粉塵必須遠(yuǎn)離生長(zhǎng)區(qū)和排氣系統(tǒng)，否則它將污染梨形GaN晶體并堵塞排氣系統(tǒng)，從而將本已很長(zhǎng)的生長(zhǎng)過(guò)程拉得更長(zhǎng)。

　　Aixtron已推出商用垂直HVPE反應(yīng)室來(lái)解決上述問(wèn)題。新工具以面朝下懸掛于反應(yīng)室頂部的梨形晶體為特點(diǎn)(這一結(jié)構(gòu)避免了氯化銨降落到生長(zhǎng)表面上)，可以每小時(shí)幾百微米的速度生產(chǎn)出厚度達(dá)7cm的2英寸梨形晶體。旋轉(zhuǎn)的梨形晶體還可以某一速率縮回，以保持生長(zhǎng)表面與進(jìn)氣口間的距離恒定。而在推出批量生產(chǎn)系統(tǒng)之前，AIXTRON還制造了兩款類似的便攜式系統(tǒng)，這些工具已安裝在瑞典Linköping大學(xué)和柏林Ferdinand Braun高頻技術(shù)學(xué)院中。