蓝宝石衬底的主要成分是氧化铝（Al₂O₃）。通常，氮化镓（GaN）基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上，如蓝光和绿光发光二极管（light emitting diode; LED）。使用蓝宝石作为衬底，是GaN材料的偶然选择，蓝宝石和GaN体系材料有着很大的晶格失配和热失配，但是经过科研人员的不懈努力，最终实现了蓝宝石上高性能的氮化物LED生产。蓝宝石衬底经过多年的发展，又逐渐演变出蓝宝石图形衬底和蓝宝石纳米图形衬底等新的概念。

蓝宝石衬底的优点主要有：①生产技术成熟，器件质量较好。②稳定性很好，能够运用在高温生长过程中。③机械强度高，易于处理和清洗。蓝宝石衬底存在的问题主要有：①晶格失配和热应力失配，这会在外延层中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺造成困难。②蓝宝石是一种绝缘体，无法制作垂直结构的器件。③只能在外延层上表面制作N型和P型电极。在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少，同时增加了器件制造中的光刻和刻蚀工艺过程，使材料利用率降低、成本增加。④由于P型GaN掺杂困难，普遍采用在P型GaN上制备金属透明电极的方法，使电流扩散，以达到均匀发光的目的。但是，金属透明电极一般要吸收约30%～40%的光，同时GaN基材料的化学性能稳定、机械强度较高，不容易对其进行刻蚀，因此在刻蚀过程中需要专用的设备，这会增加生产成本。⑤蓝宝石的硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金刚石，但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割（从400微米减到100微米左右，同时要将芯片切割为微米量级的长方形或者正方形）。专用的减薄和切割工艺设备也要增加投资。⑥蓝宝石的热导率不高，大功率LED器件传导出的大量热会产生热集聚效应，导致器件性能下降和寿命减少，为此可以采用专用的工艺，如激光剥离工艺将蓝宝石层去掉，外延层键合到热导率更好的材料，如硅或金属上，从而改善导热和导电性能。

蓝宝石衬底是氮化物LED的首选衬底，并发展出一系列的技术来解决相关的材料问题，最终使得蓝光和绿光LED实现了产业化，形成半导体照明产业。2014年，日本科学家赤崎勇^[注]、天野浩^[注]，以及美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的美籍日裔科学家中村修二^[注]，由于发明的一种新型高效节能光源——蓝色发光二极管，获得了诺贝尔物理学奖。