超大功率LED光源技术的关键是它的散热能力。高功率LED有源区的功率密度极大，达到了1 kW/ cm2 甚至更高[1]。传统的大功率LED外延层常用的衬底是蓝宝石、碳化硅和硅。碳化硅的热导率约为400 W/（m·K），硅的热导率为140 W/（m·K），砷 化镓的热导率55 W/（m·K），蓝宝石的热导率为 25 W/（m·K），即使使用碳化硅衬底，也只能低于200 W/cm2 ，因此，超高功率LED器件最大的技术瓶颈是散热问题。金刚石是材料中导热率最高的， 达到2000 W/（m·K），是理想的衬底材料，可以降低器件热阻，提高功率密度，因此以金刚石为衬底制造高功率LED成为一个研究热点。
金刚石的合成可以在异质基底上进行，也可以 在单晶金刚石基底上进行，在异质基底上进行的即 为异质外延，基底通常有Si、Cu、Mo、Ti、Si3V4、Ge、陶瓷等，在单晶金刚石基底上进行的即为同质外延。使用直流等离子体喷射CVD制得的金刚石尺寸可达150 mm，并获得了商业化应用。上述大尺寸的金刚薄膜衬底的规模化制备技术，为超高功率LED光源提供了高导热的基础衬底材料。
在单晶金刚石面上或者其他面上使用 MBE或者MOCVD直接生长GaN薄膜结构。这些复合物在GaN和金刚石之间含有数百纳米厚的过渡层以缓冲应变。复合物的整体热阻因而会很大，因为相对较厚的过渡层高度无序且热导率很低。
目前热丝CVD金刚石、微波等离子体CVD金刚石等技术成熟，带动了金刚石热沉片产品的开发。对于没有金刚石薄膜散热层的结构（如图所示，图中的箭头是热量流动方向及大小的示意图)，LED的散热是将pn结处产生的热量传递到散热能力较差的介质如封装导热胶及硅基 底，水平方向的导热能力较差，热量集中在LED与介质接触的地方，属于“点散热”；而添加了金刚石薄膜作为散热层之后，利用金刚石膜的高热导率，可以将LED的点热源的高密度热流迅 速扩散通过整个金刚石膜中（水平和竖直方向）从而降低了进入Si基底热流密度，大幅度地提高了散热能力，降低了LED的结温温度。
超高功率LED光源的应用需求逐年增长，高导热的金刚石材料对提高LED的功率密度起到了极为关键的作用，有着广阔的应用前景。金刚石衬底与目前最先进的碳化硅衬底GaN器件相比，拥有更高的面功 率密度，温度降低了40%～45%。采用金刚石散热结 构的LED光源，不仅使得LED光源的功率、可靠性和 寿命有了量级级别的提高，而且与传统大功率LED光 源相比具有更小的体积和质量，整个光源的生命周期和制造成本也有明显的降低。
化合积电是一家专注于宽禁带半导体材料研发、生产和销售的国家高新技术企业，核心产品有多晶金刚石(晶圆级金刚石、金刚石热沉片、金刚石窗口片、金刚石基复合衬底)、单晶金刚石(热学级、光学级、电子级、硼掺杂)和金刚石复合材料等，引领金刚石及新一代材料革新，赋能高端工业化应用，公司产品广泛应用于激光器、GPU/CPU、医疗器械、5G基站、大功率LED、新能源汽车、新能源光伏、航空航天和国防军工等领域。
