Enhanced optical power of GaN-based light-emitting diode with compound photonic crystals by multiple-exposure nanosphere-lens lithography

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作者
Yonghui Zhang,Tongbo Wei,Zhuo Xiong,Liang Shang,Yingdong Tian,Yun Zhao,Pengyu Zhou,Junxi Wang,Jinmin Li
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:105 (1) 被引量:30
标识
DOI:10.1063/1.4889745
摘要

The light-emitting diodes (LEDs) with single, twin, triple, and quadruple photonic crystals (PCs) on p-GaN are fabricated by multiple-exposure nanosphere-lens lithography (MENLL) process utilizing the focusing behavior of polystyrene spheres. Such a technique is easy and economical for use in fabricating compound nano-patterns. The optimized tilted angle is decided to be 26.6° through mathematic calculation to try to avoid the overlay of patterns. The results of scanning electron microscopy and simulations reveal that the pattern produced by MENLL is a combination of multiple ovals. Compared to planar-LED, the light output power of LEDs with single, twin, triple, and quadruple PCs is increased by 14.78%, 36.03%, 53.68%, and 44.85% under a drive current 350 mA, respectively. Furthermore, all PC-structures result in no degradation of the electrical properties. The stimulated results indicate that the highest light extraction efficiency of LED with the clover-shape triple PC is due to the largest scattering effect on propagation of light from GaN into air.
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