半導體GaN的外延襯底基片
矽和砷化鎵分別為傳統半導體材料第一代、第二代的代表，它們的發展推動了微電子技術、光電子技術的發展，以此為基礎的信息技術帶來了人民生活翻天覆地的變化。但由於材料本身性能的限制，第一代、第二代半導體材料只能工作在200℃以下的環境中，而且抗輻射、耐高壓擊穿性能等都不能滿足現代電子技術發展對高溫、大功率、高頻、高壓以及抗輻射、能發射藍光的新要求。在這種情況下，新型電子器件材料的選擇推出了第三代半導體，寬帶隙的GaN與SiC成為第三代半導體材料的代表。在第三代半導體中，GaN材料越來越受到人們的關注。 GaN具有很多優點：禁帶寬，電子飽和速度高、導熱性能好，擊穿電場高，介電常數小，熱穩定性好，化學穩定性強。因此，第三代半導體的材料特性也終將導致它們會在航空航天、探測、核能開發、衛星、通信、汽車發動機、顯示器、新型光源、激光打印、存儲器等領域有廣闊的應用前景。早在20世紀70年代人們就開始探索GaN的生長工藝，但是由於材料生長技術的限製而無法得到高質量的GaN晶體。隨著生長技術的發展，先後出現了分子束外延(MBE)和化學氣相沉積(CVD)等新的方法，這極大地促進了對GaN的研究。藍寶石晶體作為襯底材料，其與GaN晶體具有相同的結構，具有高溫下化學穩定、散熱性能好，容易獲得大尺寸以及價格相對便宜等優點，儘管與GaN之間存在較大的晶格失配。隨著生長技術的不斷改進，目前已經能在藍寶石上外延出高質量的GaN晶體，(0001)面的藍寶石晶片已成為實際應用的最為理想的襯底材料。
SOS微電子電路
微電子電路，是指在藍寶石晶片的(1-102)晶面上用異質外延方法生長一層矽單晶膜，然後再在矽單晶膜上製作半導體器件的技術。因SOS微電子電路具有高速度、低功耗和抗輻照等優點，所以在手錶型移動電話，台式電腦或筆記本電腦，高速、高頻無線電通訊，小衛星、宇宙飛船和航天飛機的發展中都具有特別重要的應用。藍寶石與硅單晶具有相近的熱膨脹係數。在(1-102)面的藍寶石晶片上，用異質外延方法可以生長出一層
(100)面的矽單晶膜，然後再在矽單晶膜上製作半導體器件。晶體結構完整的藍寶石襯底基片，是保證獲得結構完整的矽單晶膜的主要條件。
ZnO、InN及其它外延膜襯底基片
ZnO的室溫禁帶寬度3.37eV，對應紫外光波段，為直接帶隙纖鋅礦結構Ⅱ-Ⅵ族半導體晶體與同類半導體GaN、ZnS相比，ZnO具有更高的激子束縛能，其值達60meV ，可以大大降低低溫下激射閥值。因而ZnO有望在室溫或更高溫度下實現激子增益，從而在低閾值短波長激光器方面獲得應用。自從在高質量ZnO薄膜中實現光抽運室溫紫外激射之後，
ZnO單晶薄膜的生長、p型摻雜等研究課題在世界範圍內引起了許多研究組的關注。 藍寶石由其低成本和高的結晶完整性已被廣泛地用作ZnO外延層的襯底。
在Ⅲ-Ⅴ族氮化物中，InN正受到人們越來越多的關注。與GaN、AlN相比，InN
具有最小的有效質量，在理論上具有最高的載流子遷移率，所以它在高速微
電子器件方面有著廣闊的應用前景。同時在Ⅲ-Ⅴ族氮化物中，它還具有最小的
直接帶隙，其值在0.8eV左右，這樣就使得Ⅲ-Ⅴ族氮化物的發光波長可以從AlN的紫外區(6.2eV)延伸到InN的紅外區(0.8eV)，成為製備發光器件的合適材料。但InN的體單晶製備非常困難，到目前為止人們對InN的研究還處於起始階段，在國外，Masuoka等人用MOVPE方法在藍寶石襯底上首先成功地得到了單晶的InN外延膜。在國內，肖紅領等人利用射頻等離子體輔助分子束外延(RF-MBE)方法在藍寶石襯底上獲得了晶體質量較好的單晶
InN外延膜。高溫超導薄膜例如
YBa2Cu3O7 - δ (YBCO)的微波表面電阻Rs比常規金屬材料小幾個數量級，可用於設計高性能的無源微波器件，例如濾波器、諧振器、延遲線等。藍寶石晶體的介電常數小、介質損耗低，微波性能優異，機械強度大，而且熱導率高，是LaAlO3基片的
20倍以上。大面積的藍寶石單晶材料已經工業化生產且價相對便宜，因此是很好的基片材料。作為鐵電襯底材料：可用作鐵電存儲器，空間光調製器，光開關等，鐵電薄膜的隨機存儲器、紅外探測器、驅動器、光電調製器、顯示器等，具有引人注目的優異性能和使用價值。
藍寶石晶體作為襯底材料、在國際市場上的需求量愈來愈大，同時對晶體的質量及尺寸的要求也愈來愈高。
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