Epitaxieschichten des LED-Chips in phosphorumgewandelten (PC) LEDs sind üblicherweise aus Gallium-basierten Kristallen wie Indium-Gallium-Nitrid (InGaN) aufgebaut. Aufgrund seiner geraden Bandlücke, die effektive optoelektronische Anwendungen ermöglicht, hat InGaN im Vergleich zu anderen Halbleitermaterialien an Popularität gewonnen. Die effektivsten heute erhältlichen weißen LEDs bestehen aus InGaN. InGaN-LEDs können Licht mit Wirkungsgraden von mehr als 200 lm/W, externen Quantenwirkungsgraden von mehr als 60 Prozent und internen Quantenwirkungsgraden von mehr als 70 Prozent erzeugen.
Auf Saphir, Silizium, Siliziumcarbid oder Galliumnitrid kann epitaxiales InGaN-Wachstum auftreten. Da Saphir das wirtschaftlichste Material ist, um ein relativ hochwertiges GaN-Epitaxiewachstum zu unterstützen, wird es heutzutage fast ausschließlich zur Herstellung von LEDs verwendet. Durch die heteroepitaxiale Entwicklung von GaN auf Saphir wird jedoch eine Gitterfehlanpassung von mehr als 13 Prozent erzeugt, was zu einer hohen Versetzungsdichte in den Epitaxialschichten führt. Es gibt mehr schwarze Bereiche und eine verringerte Lichtausbeute, wenn die Versetzungsdichte groß ist. Andererseits ist Siliziumkarbid (SiC) 4,5-mal besser mit dem GaN-Gitter kompatibel als Saphir, was eine stärkere Lichtextraktion ermöglicht. Die physikalischen Eigenschaften von SiC stellen erhebliche Verarbeitungshürden dar, was einer seiner Nachteile ist.
Das Züchten von GaN auf GaN ist eine fortschrittlichere Methode. Die GaN-on-GaN-Technologie befasst sich grundlegend mit epitaktischen Beschränkungen wie Gitterfehlanpassung und CTE-Fehlanpassung. Folglich ist es möglich, Bauelemente mit hoher Durchbruchspannung mit sehr dicken GaN-Schichten herzustellen, die einen hohen Strahlungswirkungsgrad aufweisen.
