Abstract

One economical method for extracting the light loss from both the waveguide mode and substrate is demonstrated. Pillar arrays with different scales are created on the two sides of a silica substrate by inductively coupled plasma etching following a colloidal masking. The quasi-periodic Bragg scattering structure on a silica/ITO interface led to a two-fold current efficiency without introducing a spectral shift or directionality. Meanwhile, the subwavelength-scaled antireflection structure on a silica/air interface produced further increases in efficiency by 40%. The organic light-emitting device directly fabricated on the double-sided nanotextured silica substrate reached an overall enhancement factor of 2.8 with the current efficiency.

© 2013 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. Gu, D. Z. Garbuzov, P. E. Burrows, S. Venkatesh, and S. R. Forrest, Opt. Lett. 22, 396 (1997).
    [CrossRef]
  2. S. Reineke, F. Lindner, G. Schwartz, N. Seidler, K. Walzer, B. Luessem, and K. Leo, Nature 459, 234 (2009).
    [CrossRef]
  3. Y. Sun and S. R. Forrest, Nat. Photonics 2, 483 (2008).
    [CrossRef]
  4. C. F. Madigan, M. H. Lu, and J. C. Sturm, Appl. Phys. Lett. 76, 1650 (2000).
    [CrossRef]
  5. T. H. Zheng, W. C. H. Choy, and Y. X. Sun, Appl. Phys. Lett. 94, 123303 (2009).
    [CrossRef]
  6. Y. R. Do, Y. C. Kim, and Y. W. Song, Adv. Mater. 15, 1214 (2003).
    [CrossRef]
  7. Z. B. Wang, M. G. Helander, J. Qiu, D. P. Puzzo, M. T. Greiner, Z. M. Hudson, S. Wang, Z. W. Liu, and Z. H. Lu, Nat. Photonics 5, 753 (2011).
    [CrossRef]
  8. S. Moller and S. R. Forrest, J. Appl. Phys. 91, 3324 (2002).
    [CrossRef]
  9. T. Nakamura, N. Tsutsumi, N. Juni, and H. Fujii, J. Appl. Phys. 97, 054505 (2005).
    [CrossRef]
  10. T. Bocksrocker, J. B. Preinfalk, J. Asche-Tauscher, A. Pargner, C. Eschenbaum, and U. Lemmer, Opt. Express 20, A932 (2012).
    [CrossRef]
  11. W. H. Koo, S. M. Jeong, F. Araoka, K. Ishikawa, S. Nishimura, T. Toyooka, and H. Takezoe, Nat. Photonics 4, 222 (2010).
    [CrossRef]
  12. Y. Li, J. Zhang, S. Zhu, H. Dong, F. Jia, Z. Wang, Z. Sun, L. Zhang, Y. Li, H. Li, W. Xu, and B. Yang, Adv. Mater. 21, 4371 (2009).
  13. M. Fujita, T. Ueno, K. Ishihara, T. Asano, S. Noda, H. Ohata, T. Tsuji, H. Nakada, and N. Shimoji, Appl. Phys. Lett. 85, 5769 (2004).
    [CrossRef]
  14. Y. F. Li, J. H. Zhang, and B. Yang, Nano Today 5(2), 117 (2010).
    [CrossRef]

2012 (1)

2011 (1)

Z. B. Wang, M. G. Helander, J. Qiu, D. P. Puzzo, M. T. Greiner, Z. M. Hudson, S. Wang, Z. W. Liu, and Z. H. Lu, Nat. Photonics 5, 753 (2011).
[CrossRef]

2010 (2)

W. H. Koo, S. M. Jeong, F. Araoka, K. Ishikawa, S. Nishimura, T. Toyooka, and H. Takezoe, Nat. Photonics 4, 222 (2010).
[CrossRef]

Y. F. Li, J. H. Zhang, and B. Yang, Nano Today 5(2), 117 (2010).
[CrossRef]

2009 (3)

Y. Li, J. Zhang, S. Zhu, H. Dong, F. Jia, Z. Wang, Z. Sun, L. Zhang, Y. Li, H. Li, W. Xu, and B. Yang, Adv. Mater. 21, 4371 (2009).

S. Reineke, F. Lindner, G. Schwartz, N. Seidler, K. Walzer, B. Luessem, and K. Leo, Nature 459, 234 (2009).
[CrossRef]

T. H. Zheng, W. C. H. Choy, and Y. X. Sun, Appl. Phys. Lett. 94, 123303 (2009).
[CrossRef]

2008 (1)

Y. Sun and S. R. Forrest, Nat. Photonics 2, 483 (2008).
[CrossRef]

2005 (1)

T. Nakamura, N. Tsutsumi, N. Juni, and H. Fujii, J. Appl. Phys. 97, 054505 (2005).
[CrossRef]

2004 (1)

M. Fujita, T. Ueno, K. Ishihara, T. Asano, S. Noda, H. Ohata, T. Tsuji, H. Nakada, and N. Shimoji, Appl. Phys. Lett. 85, 5769 (2004).
[CrossRef]

2003 (1)

Y. R. Do, Y. C. Kim, and Y. W. Song, Adv. Mater. 15, 1214 (2003).
[CrossRef]

2002 (1)

S. Moller and S. R. Forrest, J. Appl. Phys. 91, 3324 (2002).
[CrossRef]

2000 (1)

C. F. Madigan, M. H. Lu, and J. C. Sturm, Appl. Phys. Lett. 76, 1650 (2000).
[CrossRef]

1997 (1)

Araoka, F.

W. H. Koo, S. M. Jeong, F. Araoka, K. Ishikawa, S. Nishimura, T. Toyooka, and H. Takezoe, Nat. Photonics 4, 222 (2010).
[CrossRef]

Asano, T.

M. Fujita, T. Ueno, K. Ishihara, T. Asano, S. Noda, H. Ohata, T. Tsuji, H. Nakada, and N. Shimoji, Appl. Phys. Lett. 85, 5769 (2004).
[CrossRef]

Asche-Tauscher, J.

Bocksrocker, T.

Burrows, P. E.

Choy, W. C. H.

T. H. Zheng, W. C. H. Choy, and Y. X. Sun, Appl. Phys. Lett. 94, 123303 (2009).
[CrossRef]

Do, Y. R.

Y. R. Do, Y. C. Kim, and Y. W. Song, Adv. Mater. 15, 1214 (2003).
[CrossRef]

Dong, H.

Y. Li, J. Zhang, S. Zhu, H. Dong, F. Jia, Z. Wang, Z. Sun, L. Zhang, Y. Li, H. Li, W. Xu, and B. Yang, Adv. Mater. 21, 4371 (2009).

Eschenbaum, C.

Forrest, S. R.

Y. Sun and S. R. Forrest, Nat. Photonics 2, 483 (2008).
[CrossRef]

S. Moller and S. R. Forrest, J. Appl. Phys. 91, 3324 (2002).
[CrossRef]

G. Gu, D. Z. Garbuzov, P. E. Burrows, S. Venkatesh, and S. R. Forrest, Opt. Lett. 22, 396 (1997).
[CrossRef]

Fujii, H.

T. Nakamura, N. Tsutsumi, N. Juni, and H. Fujii, J. Appl. Phys. 97, 054505 (2005).
[CrossRef]

Fujita, M.

M. Fujita, T. Ueno, K. Ishihara, T. Asano, S. Noda, H. Ohata, T. Tsuji, H. Nakada, and N. Shimoji, Appl. Phys. Lett. 85, 5769 (2004).
[CrossRef]

Garbuzov, D. Z.

Greiner, M. T.

Z. B. Wang, M. G. Helander, J. Qiu, D. P. Puzzo, M. T. Greiner, Z. M. Hudson, S. Wang, Z. W. Liu, and Z. H. Lu, Nat. Photonics 5, 753 (2011).
[CrossRef]

Gu, G.

Helander, M. G.

Z. B. Wang, M. G. Helander, J. Qiu, D. P. Puzzo, M. T. Greiner, Z. M. Hudson, S. Wang, Z. W. Liu, and Z. H. Lu, Nat. Photonics 5, 753 (2011).
[CrossRef]

Hudson, Z. M.

Z. B. Wang, M. G. Helander, J. Qiu, D. P. Puzzo, M. T. Greiner, Z. M. Hudson, S. Wang, Z. W. Liu, and Z. H. Lu, Nat. Photonics 5, 753 (2011).
[CrossRef]

Ishihara, K.

M. Fujita, T. Ueno, K. Ishihara, T. Asano, S. Noda, H. Ohata, T. Tsuji, H. Nakada, and N. Shimoji, Appl. Phys. Lett. 85, 5769 (2004).
[CrossRef]

Ishikawa, K.

W. H. Koo, S. M. Jeong, F. Araoka, K. Ishikawa, S. Nishimura, T. Toyooka, and H. Takezoe, Nat. Photonics 4, 222 (2010).
[CrossRef]

Jeong, S. M.

W. H. Koo, S. M. Jeong, F. Araoka, K. Ishikawa, S. Nishimura, T. Toyooka, and H. Takezoe, Nat. Photonics 4, 222 (2010).
[CrossRef]

Jia, F.

Y. Li, J. Zhang, S. Zhu, H. Dong, F. Jia, Z. Wang, Z. Sun, L. Zhang, Y. Li, H. Li, W. Xu, and B. Yang, Adv. Mater. 21, 4371 (2009).

Juni, N.

T. Nakamura, N. Tsutsumi, N. Juni, and H. Fujii, J. Appl. Phys. 97, 054505 (2005).
[CrossRef]

Kim, Y. C.

Y. R. Do, Y. C. Kim, and Y. W. Song, Adv. Mater. 15, 1214 (2003).
[CrossRef]

Koo, W. H.

W. H. Koo, S. M. Jeong, F. Araoka, K. Ishikawa, S. Nishimura, T. Toyooka, and H. Takezoe, Nat. Photonics 4, 222 (2010).
[CrossRef]

Lemmer, U.

Leo, K.

S. Reineke, F. Lindner, G. Schwartz, N. Seidler, K. Walzer, B. Luessem, and K. Leo, Nature 459, 234 (2009).
[CrossRef]

Li, H.

Y. Li, J. Zhang, S. Zhu, H. Dong, F. Jia, Z. Wang, Z. Sun, L. Zhang, Y. Li, H. Li, W. Xu, and B. Yang, Adv. Mater. 21, 4371 (2009).

Li, Y.

Y. Li, J. Zhang, S. Zhu, H. Dong, F. Jia, Z. Wang, Z. Sun, L. Zhang, Y. Li, H. Li, W. Xu, and B. Yang, Adv. Mater. 21, 4371 (2009).

Y. Li, J. Zhang, S. Zhu, H. Dong, F. Jia, Z. Wang, Z. Sun, L. Zhang, Y. Li, H. Li, W. Xu, and B. Yang, Adv. Mater. 21, 4371 (2009).

Li, Y. F.

Y. F. Li, J. H. Zhang, and B. Yang, Nano Today 5(2), 117 (2010).
[CrossRef]

Lindner, F.

S. Reineke, F. Lindner, G. Schwartz, N. Seidler, K. Walzer, B. Luessem, and K. Leo, Nature 459, 234 (2009).
[CrossRef]

Liu, Z. W.

Z. B. Wang, M. G. Helander, J. Qiu, D. P. Puzzo, M. T. Greiner, Z. M. Hudson, S. Wang, Z. W. Liu, and Z. H. Lu, Nat. Photonics 5, 753 (2011).
[CrossRef]

Lu, M. H.

C. F. Madigan, M. H. Lu, and J. C. Sturm, Appl. Phys. Lett. 76, 1650 (2000).
[CrossRef]

Lu, Z. H.

Z. B. Wang, M. G. Helander, J. Qiu, D. P. Puzzo, M. T. Greiner, Z. M. Hudson, S. Wang, Z. W. Liu, and Z. H. Lu, Nat. Photonics 5, 753 (2011).
[CrossRef]

Luessem, B.

S. Reineke, F. Lindner, G. Schwartz, N. Seidler, K. Walzer, B. Luessem, and K. Leo, Nature 459, 234 (2009).
[CrossRef]

Madigan, C. F.

C. F. Madigan, M. H. Lu, and J. C. Sturm, Appl. Phys. Lett. 76, 1650 (2000).
[CrossRef]

Moller, S.

S. Moller and S. R. Forrest, J. Appl. Phys. 91, 3324 (2002).
[CrossRef]

Nakada, H.

M. Fujita, T. Ueno, K. Ishihara, T. Asano, S. Noda, H. Ohata, T. Tsuji, H. Nakada, and N. Shimoji, Appl. Phys. Lett. 85, 5769 (2004).
[CrossRef]

Nakamura, T.

T. Nakamura, N. Tsutsumi, N. Juni, and H. Fujii, J. Appl. Phys. 97, 054505 (2005).
[CrossRef]

Nishimura, S.

W. H. Koo, S. M. Jeong, F. Araoka, K. Ishikawa, S. Nishimura, T. Toyooka, and H. Takezoe, Nat. Photonics 4, 222 (2010).
[CrossRef]

Noda, S.

M. Fujita, T. Ueno, K. Ishihara, T. Asano, S. Noda, H. Ohata, T. Tsuji, H. Nakada, and N. Shimoji, Appl. Phys. Lett. 85, 5769 (2004).
[CrossRef]

Ohata, H.

M. Fujita, T. Ueno, K. Ishihara, T. Asano, S. Noda, H. Ohata, T. Tsuji, H. Nakada, and N. Shimoji, Appl. Phys. Lett. 85, 5769 (2004).
[CrossRef]

Pargner, A.

Preinfalk, J. B.

Puzzo, D. P.

Z. B. Wang, M. G. Helander, J. Qiu, D. P. Puzzo, M. T. Greiner, Z. M. Hudson, S. Wang, Z. W. Liu, and Z. H. Lu, Nat. Photonics 5, 753 (2011).
[CrossRef]

Qiu, J.

Z. B. Wang, M. G. Helander, J. Qiu, D. P. Puzzo, M. T. Greiner, Z. M. Hudson, S. Wang, Z. W. Liu, and Z. H. Lu, Nat. Photonics 5, 753 (2011).
[CrossRef]

Reineke, S.

S. Reineke, F. Lindner, G. Schwartz, N. Seidler, K. Walzer, B. Luessem, and K. Leo, Nature 459, 234 (2009).
[CrossRef]

Schwartz, G.

S. Reineke, F. Lindner, G. Schwartz, N. Seidler, K. Walzer, B. Luessem, and K. Leo, Nature 459, 234 (2009).
[CrossRef]

Seidler, N.

S. Reineke, F. Lindner, G. Schwartz, N. Seidler, K. Walzer, B. Luessem, and K. Leo, Nature 459, 234 (2009).
[CrossRef]

Shimoji, N.

M. Fujita, T. Ueno, K. Ishihara, T. Asano, S. Noda, H. Ohata, T. Tsuji, H. Nakada, and N. Shimoji, Appl. Phys. Lett. 85, 5769 (2004).
[CrossRef]

Song, Y. W.

Y. R. Do, Y. C. Kim, and Y. W. Song, Adv. Mater. 15, 1214 (2003).
[CrossRef]

Sturm, J. C.

C. F. Madigan, M. H. Lu, and J. C. Sturm, Appl. Phys. Lett. 76, 1650 (2000).
[CrossRef]

Sun, Y.

Y. Sun and S. R. Forrest, Nat. Photonics 2, 483 (2008).
[CrossRef]

Sun, Y. X.

T. H. Zheng, W. C. H. Choy, and Y. X. Sun, Appl. Phys. Lett. 94, 123303 (2009).
[CrossRef]

Sun, Z.

Y. Li, J. Zhang, S. Zhu, H. Dong, F. Jia, Z. Wang, Z. Sun, L. Zhang, Y. Li, H. Li, W. Xu, and B. Yang, Adv. Mater. 21, 4371 (2009).

Takezoe, H.

W. H. Koo, S. M. Jeong, F. Araoka, K. Ishikawa, S. Nishimura, T. Toyooka, and H. Takezoe, Nat. Photonics 4, 222 (2010).
[CrossRef]

Toyooka, T.

W. H. Koo, S. M. Jeong, F. Araoka, K. Ishikawa, S. Nishimura, T. Toyooka, and H. Takezoe, Nat. Photonics 4, 222 (2010).
[CrossRef]

Tsuji, T.

M. Fujita, T. Ueno, K. Ishihara, T. Asano, S. Noda, H. Ohata, T. Tsuji, H. Nakada, and N. Shimoji, Appl. Phys. Lett. 85, 5769 (2004).
[CrossRef]

Tsutsumi, N.

T. Nakamura, N. Tsutsumi, N. Juni, and H. Fujii, J. Appl. Phys. 97, 054505 (2005).
[CrossRef]

Ueno, T.

M. Fujita, T. Ueno, K. Ishihara, T. Asano, S. Noda, H. Ohata, T. Tsuji, H. Nakada, and N. Shimoji, Appl. Phys. Lett. 85, 5769 (2004).
[CrossRef]

Venkatesh, S.

Walzer, K.

S. Reineke, F. Lindner, G. Schwartz, N. Seidler, K. Walzer, B. Luessem, and K. Leo, Nature 459, 234 (2009).
[CrossRef]

Wang, S.

Z. B. Wang, M. G. Helander, J. Qiu, D. P. Puzzo, M. T. Greiner, Z. M. Hudson, S. Wang, Z. W. Liu, and Z. H. Lu, Nat. Photonics 5, 753 (2011).
[CrossRef]

Wang, Z.

Y. Li, J. Zhang, S. Zhu, H. Dong, F. Jia, Z. Wang, Z. Sun, L. Zhang, Y. Li, H. Li, W. Xu, and B. Yang, Adv. Mater. 21, 4371 (2009).

Wang, Z. B.

Z. B. Wang, M. G. Helander, J. Qiu, D. P. Puzzo, M. T. Greiner, Z. M. Hudson, S. Wang, Z. W. Liu, and Z. H. Lu, Nat. Photonics 5, 753 (2011).
[CrossRef]

Xu, W.

Y. Li, J. Zhang, S. Zhu, H. Dong, F. Jia, Z. Wang, Z. Sun, L. Zhang, Y. Li, H. Li, W. Xu, and B. Yang, Adv. Mater. 21, 4371 (2009).

Yang, B.

Y. F. Li, J. H. Zhang, and B. Yang, Nano Today 5(2), 117 (2010).
[CrossRef]

Y. Li, J. Zhang, S. Zhu, H. Dong, F. Jia, Z. Wang, Z. Sun, L. Zhang, Y. Li, H. Li, W. Xu, and B. Yang, Adv. Mater. 21, 4371 (2009).

Zhang, J.

Y. Li, J. Zhang, S. Zhu, H. Dong, F. Jia, Z. Wang, Z. Sun, L. Zhang, Y. Li, H. Li, W. Xu, and B. Yang, Adv. Mater. 21, 4371 (2009).

Zhang, J. H.

Y. F. Li, J. H. Zhang, and B. Yang, Nano Today 5(2), 117 (2010).
[CrossRef]

Zhang, L.

Y. Li, J. Zhang, S. Zhu, H. Dong, F. Jia, Z. Wang, Z. Sun, L. Zhang, Y. Li, H. Li, W. Xu, and B. Yang, Adv. Mater. 21, 4371 (2009).

Zheng, T. H.

T. H. Zheng, W. C. H. Choy, and Y. X. Sun, Appl. Phys. Lett. 94, 123303 (2009).
[CrossRef]

Zhu, S.

Y. Li, J. Zhang, S. Zhu, H. Dong, F. Jia, Z. Wang, Z. Sun, L. Zhang, Y. Li, H. Li, W. Xu, and B. Yang, Adv. Mater. 21, 4371 (2009).

Adv. Mater. (2)

Y. R. Do, Y. C. Kim, and Y. W. Song, Adv. Mater. 15, 1214 (2003).
[CrossRef]

Y. Li, J. Zhang, S. Zhu, H. Dong, F. Jia, Z. Wang, Z. Sun, L. Zhang, Y. Li, H. Li, W. Xu, and B. Yang, Adv. Mater. 21, 4371 (2009).

Appl. Phys. Lett. (3)

M. Fujita, T. Ueno, K. Ishihara, T. Asano, S. Noda, H. Ohata, T. Tsuji, H. Nakada, and N. Shimoji, Appl. Phys. Lett. 85, 5769 (2004).
[CrossRef]

C. F. Madigan, M. H. Lu, and J. C. Sturm, Appl. Phys. Lett. 76, 1650 (2000).
[CrossRef]

T. H. Zheng, W. C. H. Choy, and Y. X. Sun, Appl. Phys. Lett. 94, 123303 (2009).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (2)

S. Moller and S. R. Forrest, J. Appl. Phys. 91, 3324 (2002).
[CrossRef]

T. Nakamura, N. Tsutsumi, N. Juni, and H. Fujii, J. Appl. Phys. 97, 054505 (2005).
[CrossRef]

Nano Today (1)

Y. F. Li, J. H. Zhang, and B. Yang, Nano Today 5(2), 117 (2010).
[CrossRef]

Nat. Photonics (3)

Y. Sun and S. R. Forrest, Nat. Photonics 2, 483 (2008).
[CrossRef]

W. H. Koo, S. M. Jeong, F. Araoka, K. Ishikawa, S. Nishimura, T. Toyooka, and H. Takezoe, Nat. Photonics 4, 222 (2010).
[CrossRef]

Z. B. Wang, M. G. Helander, J. Qiu, D. P. Puzzo, M. T. Greiner, Z. M. Hudson, S. Wang, Z. W. Liu, and Z. H. Lu, Nat. Photonics 5, 753 (2011).
[CrossRef]

Nature (1)

S. Reineke, F. Lindner, G. Schwartz, N. Seidler, K. Walzer, B. Luessem, and K. Leo, Nature 459, 234 (2009).
[CrossRef]

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (1)

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1.
Fig. 1.

(a) and (b) Schematic illustration for the fabrication of the double-sided nanotextured substrate. (c) and (d) Structures and light propagation illustration of OLED (c) without and (d) with structures.

Fig. 2.
Fig. 2.

SEM images of (a) SiO2 spheres monolayer. (b) Internal Bragg scattering structures. (c) AR structures. (d) Conformal top surface of OLED fabricated on internal structures.

Fig. 3.
Fig. 3.

(a) Current density-voltage and (b) luminance-current efficiency characteristics of the devices.

Fig. 4.
Fig. 4.

(a) Transmittance of silica substrate with and without ARS. (b) Spectral intensity and (c) angle independence of light emission from the devices.

Metrics