We report on the direct patterning of two-dimensional periodic structures in GaN-based light-emitting diodes (LEDs) through laser interference ablation for the fast and reliable fabrication of periodic micro- and nano-structures aimed at enhancing light output. Holes arranged in a two-dimensional hexagonal lattice array having an opening size of 500 nm, depth of 50 nm, and a periodicity of 1 μm were directly formed by three-beam laser interference without photolithography or electron-beam lithography processes. The laser-patterned LEDs exhibit an enhancement in light output power of 20% compared to conventional LEDs having a flat top surface without degradation of electrical and optical properties of the top p-GaN layer and the active region, respectively.

1.
M.
Fujita
,
S.
Takahashi
,
Y.
Tanaka
,
T.
Asano
, and
S.
Noda
,
Science
308
,
1296
(
2005
).
2.
O.
Painter
,
R. K.
Lee
,
A.
Scherer
,
A.
Yariv
,
J. D.
O'Brien
,
P. D.
Dapkus
, and
I.
Kim
,
Science
284
,
1819
(
1999
).
3.
J.-H.
Ryou
and
R. D.
Dupuis
,
Opt. Express
19
,
A897
(
2011
).
4.
K.
Tadatomo
,
H.
Okagawa
,
Y.
Ohuchi
,
T.
Tsunekawa
,
Y.
Imada
,
M.
Kato
, and
T.
Taguchi
,
Jpn. J. Appl. Phys.
40
,
L583
(
2001
).
5.
I.
Schnitzer
,
E.
Yablonovitch
,
C.
Caneau
,
T. J.
Gmitter
, and
A.
Schere
,
Appl. Phys. Lett.
63
,
2174
(
1993
).
6.
M. R.
Krames
,
M.
Ochiai-Holcomb
,
G. E.
Höfler
,
C.
Carter-Coman
,
E. I.
Chen
,
I.-H.
Tan
,
P.
Grillot
,
N. F.
Gardner
,
H. C.
Chui
,
J.-W.
Huang
,
S. A.
Stockman
,
F. A.
Kish
,
M. G.
Craford
,
T. S.
Tan
,
C. P.
Kocot
,
M.
Hueschen
,
J.
Posselt
,
B.
Loh
,
G.
Sasser
, and
D.
Collins
,
Appl. Phys. Lett.
75
,
2365
(
1999
).
7.
S.
Fan
,
P. R.
Villeneuve
,
J. D.
Joannopoulos
, and
E. F.
Schubert
,
Phys. Rev. Lett.
78
,
3294
(
1997
).
8.
M.
Yamada
,
T.
Mitani
,
Y.
Narukawa
,
S.
Shioji
,
I.
Niki
,
S.
Sonobe
,
K.
Deguchi
,
M.
Sano
, and
T.
Mukai
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
41
,
L1431
(
2002
).
9.
X. A.
Cao
,
S. J.
Pearton
,
A. P.
,
Zhang
,
G. T.
Dang
,
F.
Ren
,
R. J.
Shul
,
L.
Zhang
,
R.
Hickman
, and
J. M.
Van Hove
,
Appl. Phys. Lett.
75
,
2569
(
1999
).
10.
Y.
Gao
,
T.
Fujii
,
R.
Sharma
,
K.
Fujito
,
S. P.
Denbaars
,
S.
Nakamura
, and
E.
Hu
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
43
,
L637
(
2004
).
11.
J. K.
Kim
,
A. N.
Noemaun
,
F. W.
Mont
,
D.
Meyaard
,
E. F.
Schubert
,
D. J.
Poxson
,
H.
Kim
,
C.
Sone
, and
Y.
Park
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
221111
(
2008
).
12.
A.
Murai
,
D. B.
Thompson
,
H.
Masui
,
N.
Fellows
,
U. K.
Mishra
,
S.
Nakamura
, and
S. P.
DenBaars
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
171116
(
2006
).
13.
A.
Lasagni
,
M.
D'Alessandria
,
R.
Giovanelli
, and
F.
Mucklich
,
Appl. Surf. Sci.
254
,
930
(
2007
).
14.
A.
Lasagni
,
D.
Yuan
, and
S.
Das
,
J. Appl. Phys.
105
,
023101
(
2009
).
15.
D.
Yuan
,
R.
Guo
,
Y.
Wei
,
W.
Wu
,
Y.
Ding
,
Z. L.
Wang
, and
S.
Das
,
Adv. Funct. Mater.
20
,
3484
(
2010
).
16.
S. M.
Pan
,
R. C.
Tu
,
Y. M.
Fan
,
R. C.
Yeh
, and
J. T.
Hsu
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
15
,
338
(
2003
).
17.
D. H.
Kim
,
C. O.
Cho
,
Y. G.
Roh
,
H.
Jeon
,
Y. S.
Park
,
J.
Cho
,
J. S.
Im
,
C.
Sone
,
Y.
Park
,
W. J.
Choi
, and
Q. H.
Park
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
203508
(
2005
).
18.
D.
Yuan
,
W.
Lin
,
R.
Guo
,
C. P.
Wong
, and
S.
Das
,
Nanotechnology
23
,
215303
(
2012
).
19.
C. F.
Chu
,
F. I.
Lai
,
J. T.
Chu
,
C. C.
Yu
,
C. F.
Lin
,
H. C.
Kuo
, and
S. C.
Wang
,
J. Appl. Phys.
95
,
3916
(
2004
).
20.
W.
Lee
,
J.
Limb
,
J.-H.
Ryou
,
D.
Yoo
,
T.
Chung
, and
R. D.
Dupuis
,
J. Cryst. Growth
287
,
577
(
2006
).
21.
J. T.
Chen
,
W. C.
Lai
,
Y. J.
Kao
,
Y. Y.
Yang
, and
J. K.
Sheu
,
Opt. Express
20
,
5689
(
2012
).
22.
T. N.
Oder
,
K. H.
Kim
,
J. Y.
Lin
, and
H. X.
Jiang
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
466
(
2004
).
23.
J. J.
Wierer
,
M. R.
Krames
,
J. E.
Epler
,
N. F.
Gardner
,
M. G.
Craford
,
J. R.
Wendt
,
J. A.
Simmons
, and
M. M.
Sigalas
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
3885
(
2004
).
24.
J. Y.
Kim
,
M. K.
Kwon
,
S. J.
Park
,
S. H.
Kim
, and
K. D.
Lee
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
251103
(
2010
).
25.
A.
Barra
,
D.
Cassagne
, and
C.
Jouanin
,
Phys. Status Solidi A
176
,
747
(
1999
).
You do not currently have access to this content.