We studied GaN-based optoelectronic devices such as light-emitting diodes (LEDs) and solar cells (SCs) with graphene electrodes. A decoration of Au nanoparticles (NPs) on multi-layer graphene films improved the electrical conductivity and modified the work function of the graphene films. The Au NP-decorated graphene film enhanced the current injection and electroluminescence of GaN-based LEDs through low contact resistance and improved the power conversion efficiency of GaN-based SCs through additional light absorption and energy band alignment. Our study will enhance the understanding of the role of Au NP-decorated graphene electrodes for GaN-based optoelectronic device applications.

1.
X.
Wan
,
G.
Long
,
L.
Huang
, and
Y.
Chen
,
Adv. Mater.
23
,
5342
(
2011
).
2.
C.
Biswas
and
Y. H.
Lee
,
Adv. Funct. Mater.
21
,
3806
(
2011
).
3.
Y.
Gao
,
H.-L.
Yip
,
K.-S.
Chen
,
K. M.
O’Malley
,
O.
Acton
,
Y.
Sun
,
G.
Ting
,
H.
Chen
, and
A. K. Y.
Jen
,
Adv. Mater.
23
,
1903
(
2011
).
4.
A.
Kumar
and
C.
Zhou
,
ACS Nano
4
,
11
(
2010
).
5.
X.
Li
,
W.
Cai
,
J.
An
,
S.
Kim
,
J.
Nah
,
D.
Yang
,
R.
Piner
,
A.
Velamakanni
,
I.
Jung
,
E.
Tutuc
,
S. K.
Banerjee
,
L.
Colombo
, and
R. S.
Ruoff
,
Science
324
,
1312
(
2009
).
6.
K. S.
Kim
,
Y.
Zhao
,
H.
Jang
,
S. Y.
Lee
,
J. M.
Kim
,
K. S.
Kim
,
J.-H.
Ahn
,
P.
Kim
,
J.-Y.
Choi
, and
B. H.
Hong
,
Nature (London)
457
,
706
(
2009
).
7.
M.
Choe
,
B. H.
Lee
,
G.
Jo
,
J.
Park
,
W.
Park
,
S.
Lee
,
W.-K.
Hong
,
M.-J.
Seong
,
Y. H.
Kahng
,
K.
Lee
, and
T.
Lee
,
Org. Electron.
11
,
1864
(
2010
).
8.
A.
Benayad
,
H.-J.
Shin
,
H. K.
Park
,
S.-M.
Yoon
,
K. K.
Kim
,
M. H.
Jin
,
H.-K.
Jeong
,
J. C.
Lee
,
J.-Y.
Choi
, and
Y. H.
Lee
,
Chem. Phys. Lett.
475
,
91
(
2009
).
9.
G.
Giovannetti
,
P. A.
Khomyakov
,
G.
Brocks
,
V. M.
Karpan
,
J.
van den Brink
, and
P. J.
Kelly
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
026803
(
2008
).
10.
P. V.
Dudin
,
P. R.
Unwin
, and
J. V.
Macpherson
,
J. Phys. Chem. C
114
,
13241
(
2010
).
11.
Y.
Shi
,
K. K.
Kim
,
A.
Reina
,
M.
Hofmann
,
L.-J.
Li
, and
J.
Kong
,
ACS Nano
4
,
2689
(
2010
).
12.
H.
Bai
,
C.
Li
, and
G.
Shi
,
Adv. Mater.
23
,
1089
(
2011
).
13.
Z.
Liu
,
L.
Liu
,
H.
Li
,
Q.
Dong
,
S.
Yao
,
A. B.
Kidd
 IV
,
X.
Zhang
,
J.
Li
, and
W.
Tian
,
Sol. Energy Mater. Sol Cells
97
,
28
(
2012
).
14.
S.
Chandramohan
,
J. H.
Kang
,
Y. S.
Katharria
,
N.
Han
,
Y. S.
Beak
,
K. B.
Ko
,
J. B.
Park
,
H. K.
Kim
,
E.-K.
Suh
, and
C.-H.
Hong
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
023502
(
2012
).
15.
J.
Wu
,
H. A.
Becerril
,
Z.
Bao
,
Z.
Liu
,
Y.
Chen
, and
P.
Peumans
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
263302
(
2008
).
16.
S.
Kazaoui
,
N.
Minami
,
R.
Jacquemin
,
H.
Kataura
, and
Y.
Achiba
,
Phys. Rev. B
60
,
13339
(
1999
).
17.
B.-S.
Kong
,
D.-H.
Jung
,
S.-K.
Oh
,
C.-S.
Han
, and
H.-T.
Jung
,
J. Phys. Chem. C
111
,
8377
(
2007
).
18.
A. M.
Rao
,
P. C.
Eklund
,
S.
Bandow
,
A.
Thess
, and
R. E.
Smalley
,
Nature (London)
388
,
257
(
1997
).
19.
V.
Georgakilas
,
D.
Gournis
,
V.
Tzitzios
,
L.
Pasquato
,
D. M.
Guldi
, and
M.
Prato
,
J. Mater. Chem.
17
,
2679
(
2007
).
20.
L. J.
van der Pauw
,
Philips Res. Rep.
13
,
1
(
1958
).
21.
T.-Y.
Park
,
Y.-S.
Choi
,
J.-W.
Kang
,
J.-H.
Jeong
,
S.-J.
Park
,
D. M.
Jeon
,
J. W.
Kim
, and
Y. C.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
051124
(
2010
).
22.
J.
Dai
,
Y.
Ji
,
C. X.
Xu
,
X. W.
Sun
,
K. S.
Leck
, and
Z. G.
Ju
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
063112
(
2011
).
23.
J.
Gunho
,
C.
Minhyeok
,
C.
Chu-Young
,
K.
Jin Ho
,
P.
Woojin
,
L.
Sangchul
,
H.
Woong-Ki
,
K.
Tae-Wook
,
P.
Seong-Ju
,
H.
Byung Hee
,
K.
Yung Ho
, and
L.
Takhee
,
Nanotechnology
21
,
175201
(
2010
).
24.
J. M.
Lee
,
J. W.
Choung
,
J.
Yi
,
D. H.
Lee
,
M.
Samal
,
D. K.
Yi
,
C.-H.
Lee
,
G.-C.
Yi
,
U.
Paik
,
J. A.
Rogers
, and
W. I.
Park
,
Nano Lett.
10
,
2783
(
2010
).
25.
K.
Zhu
,
N. R.
Neale
,
A.
Miedaner
, and
A. J.
Frank
,
Nano Lett.
7
,
69
(
2006
).
26.
C.-Y.
Kuo
,
M.-S.
Su
,
Y.-C.
Hsu
,
H.-N.
Lin
, and
K.-H.
Wei
,
Adv. Funct. Mater.
20
,
3555
(
2010
).
27.
C. J.
Brabec
,
A.
Cravino
,
D.
Meissner
,
N. S.
Sariciftci
,
T.
Fromherz
,
M. T.
Rispens
,
L.
Sanchez
, and
J. C.
Hummelen
,
Adv. Funct. Mater.
11
,
374
(
2001
).
28.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4737637 for cross-section TEM image.

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.