Abstract

This Letter reports on the fabrication of hybrid white-light-emitting diodes made of semiconductor nanocrystals (NCs) integrated on InGaN/GaN LEDs. Using core type and core/shell type CdSe NCs, the white light properties are systematically engineered for white light generation with high color rendering index (CRI). Unlike CdSe/ZnS core/shell NCs, which exhibited a unique narrowband edge emission, core type CdSe NCs offered extended broad emission toward orange/red wavelengths associated with deep trap states. Consequently, the light-emitting properties of the devices showed strong dependence on the type of NCs used, and devices with CdSe NCs offered admirable characteristics, such as Commission Internationale d’Eclairage coordinates of (0.356, 0.330) and a CRI as high as 87.4.

© 2011 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. Jang, S. Jun, H. Jang, J. Lim, B. Kim, and Y. Kim, Adv. Mater. 22, 3076 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. S. Nizamoglu, T. Erdem, X. W. Sun, and H. V. Demir, Opt. Lett. 35, 3372 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. M. A. Schreuder, K. Xiao, I. N. Ivanov, S. M. Weiss, and S. J. Rosenthal, Nano Lett. 10, 573 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. M. Achermann, M. A. Petruska, S. Kos, D. L. Smith, D. D. Koleske, and V. I. Klimov, Nature 429, 642 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. S. Sapra, S. Mayilo, T. A. Klar, A. L. Rogach, and J. Feldmann, Adv. Mater. 19, 569 (2007).
    [CrossRef]
  6. L. Qian, D. Bera, and P. H. Holloway, Nanotechnology 19, 285702 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. H.-S. Chen, C.-K. Hsu, and H.-Y. Hong, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 193 (2006).
    [CrossRef]
  8. H. V. Demir, S. Nizamoglu, E. Mutlugun, T. Ozel, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmuller, Nanotechnology 19, 335203 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. S. Nizamoglu, T. Ozel, E. Sari, and H. V. Demir, Nanotechnology 18, 065709 (2007).
    [CrossRef]
  10. S. Nizamoglu, G. Zengin, and H. V. Demir, Appl. Phys. Lett. 92, 031102 (2008).
    [CrossRef]
  11. M. J. Bowers, J. R. McBride, and S. J. Rosenthal, J. Am. Chem. Soc. 127, 15378 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. J. D. Gosnell, S. J. Rosenthal, and S. M. Weiss, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 541 (2010).
    [CrossRef]
  13. S. Nizamoglu, E. Mutlugun, O. Akyuz, N. K. Perkgoz, H. V. Demir, and L. Liebscher, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmu¨ller, New J. Phys. 10, 023026 (2008).
    [CrossRef]
  14. D. F. Underwood, T. C. Kippeny, and S. J. Rosenthal, J. Phys. Chem. B 105, 436 (2001).
    [CrossRef]
  15. D. R. Baker and P. V. Kamat, Langmuir 26, 11272 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]

2010 (5)

E. Jang, S. Jun, H. Jang, J. Lim, B. Kim, and Y. Kim, Adv. Mater. 22, 3076 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

S. Nizamoglu, T. Erdem, X. W. Sun, and H. V. Demir, Opt. Lett. 35, 3372 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

M. A. Schreuder, K. Xiao, I. N. Ivanov, S. M. Weiss, and S. J. Rosenthal, Nano Lett. 10, 573 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

J. D. Gosnell, S. J. Rosenthal, and S. M. Weiss, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 541 (2010).
[CrossRef]

D. R. Baker and P. V. Kamat, Langmuir 26, 11272 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

2008 (4)

S. Nizamoglu, E. Mutlugun, O. Akyuz, N. K. Perkgoz, H. V. Demir, and L. Liebscher, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmu¨ller, New J. Phys. 10, 023026 (2008).
[CrossRef]

S. Nizamoglu, G. Zengin, and H. V. Demir, Appl. Phys. Lett. 92, 031102 (2008).
[CrossRef]

L. Qian, D. Bera, and P. H. Holloway, Nanotechnology 19, 285702 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

H. V. Demir, S. Nizamoglu, E. Mutlugun, T. Ozel, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmuller, Nanotechnology 19, 335203 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

2007 (2)

S. Nizamoglu, T. Ozel, E. Sari, and H. V. Demir, Nanotechnology 18, 065709 (2007).
[CrossRef]

S. Sapra, S. Mayilo, T. A. Klar, A. L. Rogach, and J. Feldmann, Adv. Mater. 19, 569 (2007).
[CrossRef]

2006 (1)

H.-S. Chen, C.-K. Hsu, and H.-Y. Hong, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 193 (2006).
[CrossRef]

2005 (1)

M. J. Bowers, J. R. McBride, and S. J. Rosenthal, J. Am. Chem. Soc. 127, 15378 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

2004 (1)

M. Achermann, M. A. Petruska, S. Kos, D. L. Smith, D. D. Koleske, and V. I. Klimov, Nature 429, 642 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

2001 (1)

D. F. Underwood, T. C. Kippeny, and S. J. Rosenthal, J. Phys. Chem. B 105, 436 (2001).
[CrossRef]

Achermann, M.

M. Achermann, M. A. Petruska, S. Kos, D. L. Smith, D. D. Koleske, and V. I. Klimov, Nature 429, 642 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Akyuz, O.

S. Nizamoglu, E. Mutlugun, O. Akyuz, N. K. Perkgoz, H. V. Demir, and L. Liebscher, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmu¨ller, New J. Phys. 10, 023026 (2008).
[CrossRef]

Baker, D. R.

D. R. Baker and P. V. Kamat, Langmuir 26, 11272 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Bera, D.

L. Qian, D. Bera, and P. H. Holloway, Nanotechnology 19, 285702 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Bowers, M. J.

M. J. Bowers, J. R. McBride, and S. J. Rosenthal, J. Am. Chem. Soc. 127, 15378 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Chen, H.-S.

H.-S. Chen, C.-K. Hsu, and H.-Y. Hong, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 193 (2006).
[CrossRef]

Demir, H. V.

S. Nizamoglu, T. Erdem, X. W. Sun, and H. V. Demir, Opt. Lett. 35, 3372 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

H. V. Demir, S. Nizamoglu, E. Mutlugun, T. Ozel, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmuller, Nanotechnology 19, 335203 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

S. Nizamoglu, G. Zengin, and H. V. Demir, Appl. Phys. Lett. 92, 031102 (2008).
[CrossRef]

S. Nizamoglu, E. Mutlugun, O. Akyuz, N. K. Perkgoz, H. V. Demir, and L. Liebscher, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmu¨ller, New J. Phys. 10, 023026 (2008).
[CrossRef]

S. Nizamoglu, T. Ozel, E. Sari, and H. V. Demir, Nanotechnology 18, 065709 (2007).
[CrossRef]

Erdem, T.

Eychmu¨ller, A.

S. Nizamoglu, E. Mutlugun, O. Akyuz, N. K. Perkgoz, H. V. Demir, and L. Liebscher, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmu¨ller, New J. Phys. 10, 023026 (2008).
[CrossRef]

Eychmuller, A.

H. V. Demir, S. Nizamoglu, E. Mutlugun, T. Ozel, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmuller, Nanotechnology 19, 335203 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Feldmann, J.

S. Sapra, S. Mayilo, T. A. Klar, A. L. Rogach, and J. Feldmann, Adv. Mater. 19, 569 (2007).
[CrossRef]

Gaponik, N.

H. V. Demir, S. Nizamoglu, E. Mutlugun, T. Ozel, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmuller, Nanotechnology 19, 335203 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

S. Nizamoglu, E. Mutlugun, O. Akyuz, N. K. Perkgoz, H. V. Demir, and L. Liebscher, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmu¨ller, New J. Phys. 10, 023026 (2008).
[CrossRef]

Gosnell, J. D.

J. D. Gosnell, S. J. Rosenthal, and S. M. Weiss, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 541 (2010).
[CrossRef]

Holloway, P. H.

L. Qian, D. Bera, and P. H. Holloway, Nanotechnology 19, 285702 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Hong, H.-Y.

H.-S. Chen, C.-K. Hsu, and H.-Y. Hong, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 193 (2006).
[CrossRef]

Hsu, C.-K.

H.-S. Chen, C.-K. Hsu, and H.-Y. Hong, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 193 (2006).
[CrossRef]

Ivanov, I. N.

M. A. Schreuder, K. Xiao, I. N. Ivanov, S. M. Weiss, and S. J. Rosenthal, Nano Lett. 10, 573 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Jang, E.

E. Jang, S. Jun, H. Jang, J. Lim, B. Kim, and Y. Kim, Adv. Mater. 22, 3076 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Jang, H.

E. Jang, S. Jun, H. Jang, J. Lim, B. Kim, and Y. Kim, Adv. Mater. 22, 3076 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Jun, S.

E. Jang, S. Jun, H. Jang, J. Lim, B. Kim, and Y. Kim, Adv. Mater. 22, 3076 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Kamat, P. V.

D. R. Baker and P. V. Kamat, Langmuir 26, 11272 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Kim, B.

E. Jang, S. Jun, H. Jang, J. Lim, B. Kim, and Y. Kim, Adv. Mater. 22, 3076 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Kim, Y.

E. Jang, S. Jun, H. Jang, J. Lim, B. Kim, and Y. Kim, Adv. Mater. 22, 3076 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Kippeny, T. C.

D. F. Underwood, T. C. Kippeny, and S. J. Rosenthal, J. Phys. Chem. B 105, 436 (2001).
[CrossRef]

Klar, T. A.

S. Sapra, S. Mayilo, T. A. Klar, A. L. Rogach, and J. Feldmann, Adv. Mater. 19, 569 (2007).
[CrossRef]

Klimov, V. I.

M. Achermann, M. A. Petruska, S. Kos, D. L. Smith, D. D. Koleske, and V. I. Klimov, Nature 429, 642 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Koleske, D. D.

M. Achermann, M. A. Petruska, S. Kos, D. L. Smith, D. D. Koleske, and V. I. Klimov, Nature 429, 642 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Kos, S.

M. Achermann, M. A. Petruska, S. Kos, D. L. Smith, D. D. Koleske, and V. I. Klimov, Nature 429, 642 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Liebscher, L.

S. Nizamoglu, E. Mutlugun, O. Akyuz, N. K. Perkgoz, H. V. Demir, and L. Liebscher, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmu¨ller, New J. Phys. 10, 023026 (2008).
[CrossRef]

Lim, J.

E. Jang, S. Jun, H. Jang, J. Lim, B. Kim, and Y. Kim, Adv. Mater. 22, 3076 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Mayilo, S.

S. Sapra, S. Mayilo, T. A. Klar, A. L. Rogach, and J. Feldmann, Adv. Mater. 19, 569 (2007).
[CrossRef]

McBride, J. R.

M. J. Bowers, J. R. McBride, and S. J. Rosenthal, J. Am. Chem. Soc. 127, 15378 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Mutlugun, E.

S. Nizamoglu, E. Mutlugun, O. Akyuz, N. K. Perkgoz, H. V. Demir, and L. Liebscher, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmu¨ller, New J. Phys. 10, 023026 (2008).
[CrossRef]

H. V. Demir, S. Nizamoglu, E. Mutlugun, T. Ozel, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmuller, Nanotechnology 19, 335203 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Nizamoglu, S.

S. Nizamoglu, T. Erdem, X. W. Sun, and H. V. Demir, Opt. Lett. 35, 3372 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

H. V. Demir, S. Nizamoglu, E. Mutlugun, T. Ozel, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmuller, Nanotechnology 19, 335203 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

S. Nizamoglu, G. Zengin, and H. V. Demir, Appl. Phys. Lett. 92, 031102 (2008).
[CrossRef]

S. Nizamoglu, E. Mutlugun, O. Akyuz, N. K. Perkgoz, H. V. Demir, and L. Liebscher, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmu¨ller, New J. Phys. 10, 023026 (2008).
[CrossRef]

S. Nizamoglu, T. Ozel, E. Sari, and H. V. Demir, Nanotechnology 18, 065709 (2007).
[CrossRef]

Ozel, T.

H. V. Demir, S. Nizamoglu, E. Mutlugun, T. Ozel, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmuller, Nanotechnology 19, 335203 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

S. Nizamoglu, T. Ozel, E. Sari, and H. V. Demir, Nanotechnology 18, 065709 (2007).
[CrossRef]

Perkgoz, N. K.

S. Nizamoglu, E. Mutlugun, O. Akyuz, N. K. Perkgoz, H. V. Demir, and L. Liebscher, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmu¨ller, New J. Phys. 10, 023026 (2008).
[CrossRef]

Petruska, M. A.

M. Achermann, M. A. Petruska, S. Kos, D. L. Smith, D. D. Koleske, and V. I. Klimov, Nature 429, 642 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Qian, L.

L. Qian, D. Bera, and P. H. Holloway, Nanotechnology 19, 285702 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Rogach, A. L.

S. Sapra, S. Mayilo, T. A. Klar, A. L. Rogach, and J. Feldmann, Adv. Mater. 19, 569 (2007).
[CrossRef]

Rosenthal, S. J.

M. A. Schreuder, K. Xiao, I. N. Ivanov, S. M. Weiss, and S. J. Rosenthal, Nano Lett. 10, 573 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

J. D. Gosnell, S. J. Rosenthal, and S. M. Weiss, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 541 (2010).
[CrossRef]

M. J. Bowers, J. R. McBride, and S. J. Rosenthal, J. Am. Chem. Soc. 127, 15378 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

D. F. Underwood, T. C. Kippeny, and S. J. Rosenthal, J. Phys. Chem. B 105, 436 (2001).
[CrossRef]

Sapra, S.

S. Nizamoglu, E. Mutlugun, O. Akyuz, N. K. Perkgoz, H. V. Demir, and L. Liebscher, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmu¨ller, New J. Phys. 10, 023026 (2008).
[CrossRef]

H. V. Demir, S. Nizamoglu, E. Mutlugun, T. Ozel, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmuller, Nanotechnology 19, 335203 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

S. Sapra, S. Mayilo, T. A. Klar, A. L. Rogach, and J. Feldmann, Adv. Mater. 19, 569 (2007).
[CrossRef]

Sari, E.

S. Nizamoglu, T. Ozel, E. Sari, and H. V. Demir, Nanotechnology 18, 065709 (2007).
[CrossRef]

Schreuder, M. A.

M. A. Schreuder, K. Xiao, I. N. Ivanov, S. M. Weiss, and S. J. Rosenthal, Nano Lett. 10, 573 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Smith, D. L.

M. Achermann, M. A. Petruska, S. Kos, D. L. Smith, D. D. Koleske, and V. I. Klimov, Nature 429, 642 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Sun, X. W.

Underwood, D. F.

D. F. Underwood, T. C. Kippeny, and S. J. Rosenthal, J. Phys. Chem. B 105, 436 (2001).
[CrossRef]

Weiss, S. M.

J. D. Gosnell, S. J. Rosenthal, and S. M. Weiss, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 541 (2010).
[CrossRef]

M. A. Schreuder, K. Xiao, I. N. Ivanov, S. M. Weiss, and S. J. Rosenthal, Nano Lett. 10, 573 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Xiao, K.

M. A. Schreuder, K. Xiao, I. N. Ivanov, S. M. Weiss, and S. J. Rosenthal, Nano Lett. 10, 573 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Zengin, G.

S. Nizamoglu, G. Zengin, and H. V. Demir, Appl. Phys. Lett. 92, 031102 (2008).
[CrossRef]

Adv. Mater. (2)

E. Jang, S. Jun, H. Jang, J. Lim, B. Kim, and Y. Kim, Adv. Mater. 22, 3076 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

S. Sapra, S. Mayilo, T. A. Klar, A. L. Rogach, and J. Feldmann, Adv. Mater. 19, 569 (2007).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

S. Nizamoglu, G. Zengin, and H. V. Demir, Appl. Phys. Lett. 92, 031102 (2008).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (2)

J. D. Gosnell, S. J. Rosenthal, and S. M. Weiss, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 541 (2010).
[CrossRef]

H.-S. Chen, C.-K. Hsu, and H.-Y. Hong, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 193 (2006).
[CrossRef]

J. Am. Chem. Soc. (1)

M. J. Bowers, J. R. McBride, and S. J. Rosenthal, J. Am. Chem. Soc. 127, 15378 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

J. Phys. Chem. B (1)

D. F. Underwood, T. C. Kippeny, and S. J. Rosenthal, J. Phys. Chem. B 105, 436 (2001).
[CrossRef]

Langmuir (1)

D. R. Baker and P. V. Kamat, Langmuir 26, 11272 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Nano Lett. (1)

M. A. Schreuder, K. Xiao, I. N. Ivanov, S. M. Weiss, and S. J. Rosenthal, Nano Lett. 10, 573 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Nanotechnology (3)

H. V. Demir, S. Nizamoglu, E. Mutlugun, T. Ozel, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmuller, Nanotechnology 19, 335203 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

S. Nizamoglu, T. Ozel, E. Sari, and H. V. Demir, Nanotechnology 18, 065709 (2007).
[CrossRef]

L. Qian, D. Bera, and P. H. Holloway, Nanotechnology 19, 285702 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Nature (1)

M. Achermann, M. A. Petruska, S. Kos, D. L. Smith, D. D. Koleske, and V. I. Klimov, Nature 429, 642 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

New J. Phys. (1)

S. Nizamoglu, E. Mutlugun, O. Akyuz, N. K. Perkgoz, H. V. Demir, and L. Liebscher, S. Sapra, N. Gaponik, and A. Eychmu¨ller, New J. Phys. 10, 023026 (2008).
[CrossRef]

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 (3)

Fig. 1
Fig. 1

PL spectra of different NCs studied in this work.

Fig. 2
Fig. 2

EL spectra of the hybrid WLEDs made of core/shell type CdSe/ZnS NCs integrated on blue LED chips of emission at 460 nm (WLED-1) and 485 nm (WLED-2) at an injection current of 10 mA . Insets are the sketch of the hybrid WLED, InGaN/GaN blue LED, and photographs of the WLEDs during light emission.

Fig. 3
Fig. 3

EL spectra of the hybrid WLEDs made of core type CdSe NCs of size (a)  3.3 nm and (b)  2.5 nm . The inset in each figure shows variations in CIE coordinates and CRI for various injection currents.

Metrics