硅和砷化镓分别为传统半导体材料一代、二代的代表，它们的发展推动了微电子技术、光电子技术的发展，以此为基础的信息技术带来了人民生活翻天覆地的变化。但由于材料本身性能的限制，一代、二代半导体材料只能工作在200℃以下的环境中，而且抗辐射、耐高压击穿性能等都不能满足现代电子技术发展对高温、大功率、高频、高压以及抗辐射、能发射蓝光的新要求。在这种情况下，新型电子器件材料的选择推出了第三代半导体，宽带隙的GaN 与SiC成为第三代半导体材料的代表。在第三代半导体中，GaN  材料越来越受到人们的关注。GaN  具有很多优点：禁带宽，电子饱和速度高、导热性能好，击穿电场高，介电常数小，热稳定性好，化学稳定性强。因此，第三代半导体的材料特性也终将导致它们会在航空航天、探测、核能开发、卫星、通信、汽车发动机、显示器、新型光源、激光打印、存储器等领域有广阔的应用前景。
       早在20世纪70年代人们就开始探索GaN的生长工艺，但是由于材料生长技术的限制而无法得到高质量的GaN 晶体。随着生长技术的发展，先后出现了分子束外延(MBE)和化学气相沉积(CVD)等新的方法，这极大地促进了对 GaN 的研究。蓝宝石晶体作为衬底材料，其与GaN 晶体具有相同的结构，具有高温 下化学稳定、散热性能好，容易获得大尺寸以及价格相对便宜等优点，尽管与 GaN  之间存在较大的晶格失配。随着生长技术的不断改进，目前已经能在蓝宝 石上外延出高质量的GaN 晶体，(0001)面的蓝宝石晶片已成为实际应用的最为 理想的衬底材料。SOS 微电子电路
    SOS(Silicon on Sapphire)微电子电路，是指在蓝宝石晶片的(1-102)晶面上用异质外延方法生长一层硅单晶膜，然后再在硅单晶膜上制作半导体器件的技术。因SOS 微电子电路具有高速度、低功耗和抗辐照等优点，所以在手表型移动电话，台式电脑或笔记本电脑，高速、高频无线电通讯，小卫星、宇宙飞船和航天飞机的发展中都具有特别重要的应用。蓝宝石与硅单晶具有相近的热膨胀系 数。在(1-102)面的蓝宝石晶片上，用异质外延方法可以生长出一层(100)面的硅单晶膜，然后再在硅单晶膜上制作半导体器件。晶体结构完整的蓝宝石衬底基片， 是保证获得结构完整的硅单晶膜的主要条件。ZnO、InN 及其它外延膜衬底基片
透红外窗口材料
    常用的透红外窗口有硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、砷化镓(GeAs)、蓝宝石(Sapphire)、尖晶石(Spinel)、氧 化铝氮化铝(ALON)、氧化钇(Yttria)、氧化镁(MgO)、金刚石、氟化镁(MgF2)等。 硫化锌、硒化锌、砷化镓在8-12μm 波段内有良好的透过性能，但高温下会发生 化学分解而丧失使用性能。金刚石具有优良的机械强度、光学参数和热导率，但是在650℃时也不会再适用，因会引起氧化和石墨化。许多氧化物也不能使用，因 为剧烈的热冲击和压力会引起材料中氧化物原子的多光子吸收。可以用来制造高 超速导弹整流罩的材料仅有氧化钇、尖晶石、氧化铝氮化铝及蓝宝石等。蓝宝石 单晶作为一种优良透波材料，在紫外、可见光、红外波段、微波都具有良好的透 波率，可以满足多模式复合制导（电视、红外成像、雷达等）的要求；同时蓝宝 石单晶具有优良的机械性能、化学稳定性，耐高温性能好，强度高、硬度大，可 以同时满足超高音速导弹对透波材料的苛刻要求。在材料的制备工艺方面蓝宝石 可以生长单晶，然后加工成型，成品性能与单晶性能相同，而其它材料主要利用 粉末热压铸烧结成型，其在性能上比原来的要稍低。因此，蓝宝石单晶已成为先 进国家高速战斗机、导弹等中波透红外窗口材料的良好选择。激光基质、光学元件及其它用途
    蓝宝石晶体是优良的激光基质材料，如掺钛蓝宝石晶体是当今国际上较好的宽带可调谐激光晶体，其可调谐波段范围为660~1200nm。自1982 年Moulton首次报道实现激光振荡以来，因其具有很宽的可调谐范围及很高的增益等优点， 已得到广泛而充分的研究。蓝宝石的光学穿透带范围非常宽，从近紫外光波段0.9nm 到中红外线光波段5.5μm 都具有很好的透光率，且在0.25~4.5μm  的波 段内仍然有80%以上的穿透率；使得大尺寸、高完整性的蓝宝石单晶体已被作为美国LICO(Laser interferometer gravitational observatory)工程等测定宇宙重力波的大型干涉装置中选择的分光元件的基质材料。蓝宝石晶体在民用领域的应 用也已十分广泛，例如在诊治仪器、环保设备、激光设备、化工设备、高真空测 试设备、纺织工业的纤维导丝板，条码扫描仪的扫描窗口、永不磨损型雷达表的表蒙等。