蓝宝石是光电产业极为重要的基础材料，广泛应用于微电子，光电子，光通讯，激光及国防军事等总多领域。蓝宝石晶体又是半导体LED照明最重要的产业化衬底。

LED是一种固态照明光源，它的原理是将电能转化为光能。LED具有寿命长、控制方便、高效能等优点，属于典型的绿色能源。但是在2017年7月之前的GaN-LED结构中，从有源层发射出来的光经过LED内部全反射、吸收等损耗，最终从LED表面逸出的光不足5％，提高LED的出光效率成了众多学者的研究课题。PSS（Patterned Sapphire Substrate），是在蓝宝石衬底上生长干法刻蚀用掩膜，用标准的光刻工艺将掩膜刻出图形，利用ICP刻蚀技术刻蚀蓝宝石，并去掉掩膜，再在其上生长GaN材料，使GaN材料的纵向外延变为横向外延。图形化蓝宝石衬底可以增加LED的光输出功率及发光效率。由于GaN材料折射率高于蓝宝石衬底以及外部封装树脂，有源区产生的光子在GaN层上下两个界面处发生多次全反射，降低了器件的光提取效率，图形化蓝宝石衬底还可以增大GaN/蓝宝石界面面积，同时在界面处可以形成漫反射，使得原来形成全反射的光子有几率射到器件外，从而提高LED的出光效率。

截至2017年7月，已有的衬底图形化技术一般都需要较高的成本：涂覆纳米球干法刻蚀技术需要高精度的薄膜涂布设备，设备投资成本高，纳米球本身的原材料价格也较昂贵。而且刻蚀后的图形均为边缘较为平滑凹凸柱状图形，经过外延封装制成的LED的亮度提高不明显，不能满足人们对高亮度LED的需求。