Abstract

An InGaN/GaN blue light-emitting diode (LED) structure and an InGaN/GaN blue-violet LED structure were grown sequentially on the same sapphire substrate by metal—organic chemical vapor deposition. It was found that the insertion of an n-type AlGaN layer below the dual blue-emitting active layers showed better spectral stability at the different driving current relative to the traditional p-type AlGaN electron-blocking layer. In addition, color rendering index of a Y3Al5O12:Ce3+ phosphor-converted white LED based on a dual blue-emitting chip with n-type AlGaN reached 91 at 20 mA, and Commission Internationale de L’Eclairage coordinates almost remained at the same point from 5 to 60 mA.

© 2012 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. F. Schubert and J. K. Kim, Science 308, 1274 (2005).
    [CrossRef]
  2. S. Pimputkar, J. S. Speck, S. P. Denbaars, and S. Nakamura, Nat. Photon. 3, 180 (2009).
    [CrossRef]
  3. S. Nakamura and G. Fasol, The Blue Laser Diode: GaN Based Light Emitters and Lasers (Springer, 1997).
  4. S. Chhajed, Y. Xi, Y. L. Li, T. Gessmann, and E. F. Schubert, J. Appl. Phys. 97, 054506 (2005).
    [CrossRef]
  5. C. F. Huang, C.-F. Lu, T.-Y. Yang, J.-J. Huang, and C. C. Yang, Appl. Phys. Lett. 90, 151122 (2007).
    [CrossRef]
  6. S.-N. Lee, H. S. Paek, H. Kim, T. Jang, and Y. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 081107 (2008).
    [CrossRef]
  7. I. K. Park, J. Y. Kim, M. K. Kwon, C. Y. Cho, J. H. Lim, and S. J. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 091110 (2008).
    [CrossRef]
  8. M. Funato, T. Kondou, K. Hayashi, S. Nishiura, M. Ueda, Y. Kawakami, Y. Narukawa, and T. Mukai, Appl. Phys. Express 1, 011106 (2008).
    [CrossRef]
  9. R. Mirhosseini, M. F. Schubert, S. Chhajed, J. Cho, J. K. Kim, and E. F. Schubert, Opt. Express 17, 10806 (2009).
    [CrossRef]
  10. X. W. Chen, Y. Zhang, S. T. Li, Q. R. Yan, S. W. Zheng, M. He, and G. H. Fan, Phys. Status Solidi A 208, 1972 (2011).
    [CrossRef]
  11. S. H. Yen, M. C. Tsai, M. L. Tsai, Y. J. Shen, T. C. Hsu, and Y. K. Kuo, IEEE Photon. Technol. Lett. 21, 975 (2009).
    [CrossRef]
  12. X. A. Cao, E. B. Stokes, P. Sandvik, N. Taskar, J. Kretchmer, and D. Wlker, Solid-State Electron. 46, 1235 (2002).
    [CrossRef]
  13. Crosslight Software Inc., 2011, http://www.crosslight.com/products/apsys.shtml.
  14. H. P. Zhao, G. Y. Liu, and N. Tansu, Appl. Phys. Lett. 97, 131114 (2010).
    [CrossRef]
  15. H. P. Zhao, G. Y. Liu, J. Zhang, J. D. Poplawsky, V. Dierolf, and N. Tansu, Opt. Express 19, A991 (2011).
    [CrossRef]

2011 (2)

X. W. Chen, Y. Zhang, S. T. Li, Q. R. Yan, S. W. Zheng, M. He, and G. H. Fan, Phys. Status Solidi A 208, 1972 (2011).
[CrossRef]

H. P. Zhao, G. Y. Liu, J. Zhang, J. D. Poplawsky, V. Dierolf, and N. Tansu, Opt. Express 19, A991 (2011).
[CrossRef]

2010 (1)

H. P. Zhao, G. Y. Liu, and N. Tansu, Appl. Phys. Lett. 97, 131114 (2010).
[CrossRef]

2009 (3)

R. Mirhosseini, M. F. Schubert, S. Chhajed, J. Cho, J. K. Kim, and E. F. Schubert, Opt. Express 17, 10806 (2009).
[CrossRef]

S. H. Yen, M. C. Tsai, M. L. Tsai, Y. J. Shen, T. C. Hsu, and Y. K. Kuo, IEEE Photon. Technol. Lett. 21, 975 (2009).
[CrossRef]

S. Pimputkar, J. S. Speck, S. P. Denbaars, and S. Nakamura, Nat. Photon. 3, 180 (2009).
[CrossRef]

2008 (3)

S.-N. Lee, H. S. Paek, H. Kim, T. Jang, and Y. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 081107 (2008).
[CrossRef]

I. K. Park, J. Y. Kim, M. K. Kwon, C. Y. Cho, J. H. Lim, and S. J. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 091110 (2008).
[CrossRef]

M. Funato, T. Kondou, K. Hayashi, S. Nishiura, M. Ueda, Y. Kawakami, Y. Narukawa, and T. Mukai, Appl. Phys. Express 1, 011106 (2008).
[CrossRef]

2007 (1)

C. F. Huang, C.-F. Lu, T.-Y. Yang, J.-J. Huang, and C. C. Yang, Appl. Phys. Lett. 90, 151122 (2007).
[CrossRef]

2005 (2)

E. F. Schubert and J. K. Kim, Science 308, 1274 (2005).
[CrossRef]

S. Chhajed, Y. Xi, Y. L. Li, T. Gessmann, and E. F. Schubert, J. Appl. Phys. 97, 054506 (2005).
[CrossRef]

2002 (1)

X. A. Cao, E. B. Stokes, P. Sandvik, N. Taskar, J. Kretchmer, and D. Wlker, Solid-State Electron. 46, 1235 (2002).
[CrossRef]

Cao, X. A.

X. A. Cao, E. B. Stokes, P. Sandvik, N. Taskar, J. Kretchmer, and D. Wlker, Solid-State Electron. 46, 1235 (2002).
[CrossRef]

Chen, X. W.

X. W. Chen, Y. Zhang, S. T. Li, Q. R. Yan, S. W. Zheng, M. He, and G. H. Fan, Phys. Status Solidi A 208, 1972 (2011).
[CrossRef]

Chhajed, S.

R. Mirhosseini, M. F. Schubert, S. Chhajed, J. Cho, J. K. Kim, and E. F. Schubert, Opt. Express 17, 10806 (2009).
[CrossRef]

S. Chhajed, Y. Xi, Y. L. Li, T. Gessmann, and E. F. Schubert, J. Appl. Phys. 97, 054506 (2005).
[CrossRef]

Cho, C. Y.

I. K. Park, J. Y. Kim, M. K. Kwon, C. Y. Cho, J. H. Lim, and S. J. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 091110 (2008).
[CrossRef]

Cho, J.

Denbaars, S. P.

S. Pimputkar, J. S. Speck, S. P. Denbaars, and S. Nakamura, Nat. Photon. 3, 180 (2009).
[CrossRef]

Dierolf, V.

Fan, G. H.

X. W. Chen, Y. Zhang, S. T. Li, Q. R. Yan, S. W. Zheng, M. He, and G. H. Fan, Phys. Status Solidi A 208, 1972 (2011).
[CrossRef]

Fasol, G.

S. Nakamura and G. Fasol, The Blue Laser Diode: GaN Based Light Emitters and Lasers (Springer, 1997).

Funato, M.

M. Funato, T. Kondou, K. Hayashi, S. Nishiura, M. Ueda, Y. Kawakami, Y. Narukawa, and T. Mukai, Appl. Phys. Express 1, 011106 (2008).
[CrossRef]

Gessmann, T.

S. Chhajed, Y. Xi, Y. L. Li, T. Gessmann, and E. F. Schubert, J. Appl. Phys. 97, 054506 (2005).
[CrossRef]

Hayashi, K.

M. Funato, T. Kondou, K. Hayashi, S. Nishiura, M. Ueda, Y. Kawakami, Y. Narukawa, and T. Mukai, Appl. Phys. Express 1, 011106 (2008).
[CrossRef]

He, M.

X. W. Chen, Y. Zhang, S. T. Li, Q. R. Yan, S. W. Zheng, M. He, and G. H. Fan, Phys. Status Solidi A 208, 1972 (2011).
[CrossRef]

Hsu, T. C.

S. H. Yen, M. C. Tsai, M. L. Tsai, Y. J. Shen, T. C. Hsu, and Y. K. Kuo, IEEE Photon. Technol. Lett. 21, 975 (2009).
[CrossRef]

Huang, C. F.

C. F. Huang, C.-F. Lu, T.-Y. Yang, J.-J. Huang, and C. C. Yang, Appl. Phys. Lett. 90, 151122 (2007).
[CrossRef]

Huang, J.-J.

C. F. Huang, C.-F. Lu, T.-Y. Yang, J.-J. Huang, and C. C. Yang, Appl. Phys. Lett. 90, 151122 (2007).
[CrossRef]

Jang, T.

S.-N. Lee, H. S. Paek, H. Kim, T. Jang, and Y. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 081107 (2008).
[CrossRef]

Kawakami, Y.

M. Funato, T. Kondou, K. Hayashi, S. Nishiura, M. Ueda, Y. Kawakami, Y. Narukawa, and T. Mukai, Appl. Phys. Express 1, 011106 (2008).
[CrossRef]

Kim, H.

S.-N. Lee, H. S. Paek, H. Kim, T. Jang, and Y. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 081107 (2008).
[CrossRef]

Kim, J. K.

Kim, J. Y.

I. K. Park, J. Y. Kim, M. K. Kwon, C. Y. Cho, J. H. Lim, and S. J. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 091110 (2008).
[CrossRef]

Kondou, T.

M. Funato, T. Kondou, K. Hayashi, S. Nishiura, M. Ueda, Y. Kawakami, Y. Narukawa, and T. Mukai, Appl. Phys. Express 1, 011106 (2008).
[CrossRef]

Kretchmer, J.

X. A. Cao, E. B. Stokes, P. Sandvik, N. Taskar, J. Kretchmer, and D. Wlker, Solid-State Electron. 46, 1235 (2002).
[CrossRef]

Kuo, Y. K.

S. H. Yen, M. C. Tsai, M. L. Tsai, Y. J. Shen, T. C. Hsu, and Y. K. Kuo, IEEE Photon. Technol. Lett. 21, 975 (2009).
[CrossRef]

Kwon, M. K.

I. K. Park, J. Y. Kim, M. K. Kwon, C. Y. Cho, J. H. Lim, and S. J. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 091110 (2008).
[CrossRef]

Lee, S.-N.

S.-N. Lee, H. S. Paek, H. Kim, T. Jang, and Y. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 081107 (2008).
[CrossRef]

Li, S. T.

X. W. Chen, Y. Zhang, S. T. Li, Q. R. Yan, S. W. Zheng, M. He, and G. H. Fan, Phys. Status Solidi A 208, 1972 (2011).
[CrossRef]

Li, Y. L.

S. Chhajed, Y. Xi, Y. L. Li, T. Gessmann, and E. F. Schubert, J. Appl. Phys. 97, 054506 (2005).
[CrossRef]

Lim, J. H.

I. K. Park, J. Y. Kim, M. K. Kwon, C. Y. Cho, J. H. Lim, and S. J. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 091110 (2008).
[CrossRef]

Liu, G. Y.

Lu, C.-F.

C. F. Huang, C.-F. Lu, T.-Y. Yang, J.-J. Huang, and C. C. Yang, Appl. Phys. Lett. 90, 151122 (2007).
[CrossRef]

Mirhosseini, R.

Mukai, T.

M. Funato, T. Kondou, K. Hayashi, S. Nishiura, M. Ueda, Y. Kawakami, Y. Narukawa, and T. Mukai, Appl. Phys. Express 1, 011106 (2008).
[CrossRef]

Nakamura, S.

S. Pimputkar, J. S. Speck, S. P. Denbaars, and S. Nakamura, Nat. Photon. 3, 180 (2009).
[CrossRef]

S. Nakamura and G. Fasol, The Blue Laser Diode: GaN Based Light Emitters and Lasers (Springer, 1997).

Narukawa, Y.

M. Funato, T. Kondou, K. Hayashi, S. Nishiura, M. Ueda, Y. Kawakami, Y. Narukawa, and T. Mukai, Appl. Phys. Express 1, 011106 (2008).
[CrossRef]

Nishiura, S.

M. Funato, T. Kondou, K. Hayashi, S. Nishiura, M. Ueda, Y. Kawakami, Y. Narukawa, and T. Mukai, Appl. Phys. Express 1, 011106 (2008).
[CrossRef]

Paek, H. S.

S.-N. Lee, H. S. Paek, H. Kim, T. Jang, and Y. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 081107 (2008).
[CrossRef]

Park, I. K.

I. K. Park, J. Y. Kim, M. K. Kwon, C. Y. Cho, J. H. Lim, and S. J. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 091110 (2008).
[CrossRef]

Park, S. J.

I. K. Park, J. Y. Kim, M. K. Kwon, C. Y. Cho, J. H. Lim, and S. J. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 091110 (2008).
[CrossRef]

Park, Y.

S.-N. Lee, H. S. Paek, H. Kim, T. Jang, and Y. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 081107 (2008).
[CrossRef]

Pimputkar, S.

S. Pimputkar, J. S. Speck, S. P. Denbaars, and S. Nakamura, Nat. Photon. 3, 180 (2009).
[CrossRef]

Poplawsky, J. D.

Sandvik, P.

X. A. Cao, E. B. Stokes, P. Sandvik, N. Taskar, J. Kretchmer, and D. Wlker, Solid-State Electron. 46, 1235 (2002).
[CrossRef]

Schubert, E. F.

R. Mirhosseini, M. F. Schubert, S. Chhajed, J. Cho, J. K. Kim, and E. F. Schubert, Opt. Express 17, 10806 (2009).
[CrossRef]

S. Chhajed, Y. Xi, Y. L. Li, T. Gessmann, and E. F. Schubert, J. Appl. Phys. 97, 054506 (2005).
[CrossRef]

E. F. Schubert and J. K. Kim, Science 308, 1274 (2005).
[CrossRef]

Schubert, M. F.

Shen, Y. J.

S. H. Yen, M. C. Tsai, M. L. Tsai, Y. J. Shen, T. C. Hsu, and Y. K. Kuo, IEEE Photon. Technol. Lett. 21, 975 (2009).
[CrossRef]

Speck, J. S.

S. Pimputkar, J. S. Speck, S. P. Denbaars, and S. Nakamura, Nat. Photon. 3, 180 (2009).
[CrossRef]

Stokes, E. B.

X. A. Cao, E. B. Stokes, P. Sandvik, N. Taskar, J. Kretchmer, and D. Wlker, Solid-State Electron. 46, 1235 (2002).
[CrossRef]

Tansu, N.

Taskar, N.

X. A. Cao, E. B. Stokes, P. Sandvik, N. Taskar, J. Kretchmer, and D. Wlker, Solid-State Electron. 46, 1235 (2002).
[CrossRef]

Tsai, M. C.

S. H. Yen, M. C. Tsai, M. L. Tsai, Y. J. Shen, T. C. Hsu, and Y. K. Kuo, IEEE Photon. Technol. Lett. 21, 975 (2009).
[CrossRef]

Tsai, M. L.

S. H. Yen, M. C. Tsai, M. L. Tsai, Y. J. Shen, T. C. Hsu, and Y. K. Kuo, IEEE Photon. Technol. Lett. 21, 975 (2009).
[CrossRef]

Ueda, M.

M. Funato, T. Kondou, K. Hayashi, S. Nishiura, M. Ueda, Y. Kawakami, Y. Narukawa, and T. Mukai, Appl. Phys. Express 1, 011106 (2008).
[CrossRef]

Wlker, D.

X. A. Cao, E. B. Stokes, P. Sandvik, N. Taskar, J. Kretchmer, and D. Wlker, Solid-State Electron. 46, 1235 (2002).
[CrossRef]

Xi, Y.

S. Chhajed, Y. Xi, Y. L. Li, T. Gessmann, and E. F. Schubert, J. Appl. Phys. 97, 054506 (2005).
[CrossRef]

Yan, Q. R.

X. W. Chen, Y. Zhang, S. T. Li, Q. R. Yan, S. W. Zheng, M. He, and G. H. Fan, Phys. Status Solidi A 208, 1972 (2011).
[CrossRef]

Yang, C. C.

C. F. Huang, C.-F. Lu, T.-Y. Yang, J.-J. Huang, and C. C. Yang, Appl. Phys. Lett. 90, 151122 (2007).
[CrossRef]

Yang, T.-Y.

C. F. Huang, C.-F. Lu, T.-Y. Yang, J.-J. Huang, and C. C. Yang, Appl. Phys. Lett. 90, 151122 (2007).
[CrossRef]

Yen, S. H.

S. H. Yen, M. C. Tsai, M. L. Tsai, Y. J. Shen, T. C. Hsu, and Y. K. Kuo, IEEE Photon. Technol. Lett. 21, 975 (2009).
[CrossRef]

Zhang, J.

Zhang, Y.

X. W. Chen, Y. Zhang, S. T. Li, Q. R. Yan, S. W. Zheng, M. He, and G. H. Fan, Phys. Status Solidi A 208, 1972 (2011).
[CrossRef]

Zhao, H. P.

Zheng, S. W.

X. W. Chen, Y. Zhang, S. T. Li, Q. R. Yan, S. W. Zheng, M. He, and G. H. Fan, Phys. Status Solidi A 208, 1972 (2011).
[CrossRef]

Appl. Phys. Express (1)

M. Funato, T. Kondou, K. Hayashi, S. Nishiura, M. Ueda, Y. Kawakami, Y. Narukawa, and T. Mukai, Appl. Phys. Express 1, 011106 (2008).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (4)

C. F. Huang, C.-F. Lu, T.-Y. Yang, J.-J. Huang, and C. C. Yang, Appl. Phys. Lett. 90, 151122 (2007).
[CrossRef]

S.-N. Lee, H. S. Paek, H. Kim, T. Jang, and Y. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 081107 (2008).
[CrossRef]

I. K. Park, J. Y. Kim, M. K. Kwon, C. Y. Cho, J. H. Lim, and S. J. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 091110 (2008).
[CrossRef]

H. P. Zhao, G. Y. Liu, and N. Tansu, Appl. Phys. Lett. 97, 131114 (2010).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

S. H. Yen, M. C. Tsai, M. L. Tsai, Y. J. Shen, T. C. Hsu, and Y. K. Kuo, IEEE Photon. Technol. Lett. 21, 975 (2009).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

S. Chhajed, Y. Xi, Y. L. Li, T. Gessmann, and E. F. Schubert, J. Appl. Phys. 97, 054506 (2005).
[CrossRef]

Nat. Photon. (1)

S. Pimputkar, J. S. Speck, S. P. Denbaars, and S. Nakamura, Nat. Photon. 3, 180 (2009).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Phys. Status Solidi A (1)

X. W. Chen, Y. Zhang, S. T. Li, Q. R. Yan, S. W. Zheng, M. He, and G. H. Fan, Phys. Status Solidi A 208, 1972 (2011).
[CrossRef]

Science (1)

E. F. Schubert and J. K. Kim, Science 308, 1274 (2005).
[CrossRef]

Solid-State Electron. (1)

X. A. Cao, E. B. Stokes, P. Sandvik, N. Taskar, J. Kretchmer, and D. Wlker, Solid-State Electron. 46, 1235 (2002).
[CrossRef]

Other (2)

Crosslight Software Inc., 2011, http://www.crosslight.com/products/apsys.shtml.

S. Nakamura and G. Fasol, The Blue Laser Diode: GaN Based Light Emitters and Lasers (Springer, 1997).

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.

Schematic structure of the dual-blue LEDs with (a) p-AlGaN and (b) n-AlGaN.

Fig. 2.
Fig. 2.

EL spectra of dual-blue LEDs with (a) p-AlGaN and (b) n-AlGaN at the different forward currents. The insert shows the CIE coordinates of the corresponding LEDs.

Fig. 3.
Fig. 3.

Band diagrams, quasi-Fermi levels, and carrier concentration of the LEDs with (a) p-AlGaN and (b) n-AlGaN at 20 mA.

Fig. 4.
Fig. 4.

Emission spectra of the YAG:Ce-converted white LED based on dual-blue active layers with n-AlGaN layer at the different forward currents. The insert shows the CIE coordinates of the corresponding white LED.

Metrics