梳理半导体材料的整个发展历程，可以总结归纳为以下三个阶段。第一个阶段以 Si、Ge等材料为代表 ，第二个阶段以 InP、InAs、Ga As 及其合金等材料为代表，第三个阶段以 III 族氮化物、金刚石、SiC、ZnSe 等宽带隙化合物材料为代表。
最近这些年，宽禁带III 族氮化物基半导体综合优势明显，越来越清晰地走进公众的视野。III 族氮化物半导体热导效应好、电子饱和度高、光电特性优良，究其原因是因为 InN、AlN、Ga N 的三元合金带隙在1.9eV 至 6.2eV宽带间变化。宽带隙 Ga N 基半导体的光跃迁概率较大，因此 Ga N 是激光器、紫外探测器以及短波长发光二极管的常用制作材料。
氮化镓基发光二极管应用广泛，涉及照明、成像、通信等诸多领域，该材料制作而成的 LED 能耗低、使用周期长、绿色环保。追溯到二十世纪九十年代，由于外延生长技术在 Ga N LED 身上取得了实质性进展，研究人员成功研制出了可以发射紫光、绿光、蓝光、白光的二极管。
在此基础上，研究者们投入更多精力攻关 LED 生产材料和芯片性能，高功率低能耗的 LED 才陆续研制成功。二十一世纪以来，研究者们不断改善生长材料和制作工艺，以期研制出使用周期长、出光效率高、功率大、功耗小而又坚固可靠的 LED，用以代替寿命短、能耗大的传统荧光灯和白炽灯。
趁着市场对于高性能、高质量、高稳定性能电子集成器件的高需求热潮，Ga N 材料应运而生，成为社会关注的焦点。纵观这些年，“如运用好 Ga N 基半导体材料，制备出稳定性好、指标优良的 Ga N 基 LED”成为大大小小的国际半导体会议中炙手可热的话题。
近年来，随着人们对 Ga N 材料的深入研究，其材料生产技术取得了实质性的发展，研究工作者运用严谨科学的结构设计、合理有效地控制电导率等技术手段，研制出了高质量的 Ga N基光电器件。二十世纪七十年代，世界上首个蓝紫色 LED 被斯坦福大学研制出来，他们将镁掺杂到了氮化镓材料中。
同时期，使用锌掺杂氮化镓，研制出首个蓝色电致发光设备，在此基础上，还研制出首个绿光氮化镓 LED。时至今日，市面上所有的商用氮化镓蓝色 LED 和激光二极管，都是采用镁掺杂的方式制备的。
但是当时制作条件有限，制备出来的器件发光强度弱，因此科学界暂缓了氮化镓器件的研究工作。二十世纪九十年代，基于间接带隙半导体碳化硅（SiC）版本的蓝色 LED 被 Cree 研制出来。然而，蓝色发光二极管的出光效率低，研究者们依然没有找到该问题的破解之道。
随着氮化镓外延生长和 P 型掺杂两个技术难题被美国突破，Ga N 基光电子器件时代正式到来。在此的基础上，波士顿大学采用新两步法生产技术，提高了蓝色 LED 的出光效率。
蓝色发光二极管发展的高潮时刻是在 2014 年，日本的赤崎勇、天野浩和中村修二，利用蓝宝石做衬底，开发了一种发光效率极高的蓝色 LED 灯，解决了困扰世界多年的复杂问题：蓝色发光二极管出光效率低下；也因如此，师徒三人荣获了当年的诺贝尔物理学奖表彰。
在蓝宝石衬底上制备高性能的氮化镓基蓝光二极管，不仅在学术界有很大的影响，而且已经风靡全球市场，成为极具影响力的 LED 技术发展路线。
氮化镓基蓝色 LED 技术的快速发展，极大地推动了短波长发光二极管的发展，比如绿色和黄色氮化镓基 LED，其发光效率也得到了长足地提升。蓝宝石衬底的发光二极管不仅和碳化硅衬底的发光二极管发光效果一样好，而且外量子效率比 20 年前的传统 LED 提高了几十倍。
其中，蓝色 LED 优化为 7.3% ~ 65%，绿色 LED 优化为 2.1% ~ 30%。目前，氮化镓基发光二极管主要用于路灯、电子显示器等照明显示设备，预计未来将应用于无线电波、探照灯等集成通信的大功率照明设备。
#所见所得，都很科学#
