We report a high efficiency single Ag nanowire (NW)/p-GaN substrate Schottky junction-based ultraviolet light emitting diode (UV-LED). The device demonstrates deep UV free exciton electroluminescence at 362.5 nm. The dominant emission, detectable at ultralow (<1 μA) forward current, does not exhibit any shifts when the forward current is increased. External quantum efficiency (EQE) as high as 0.9% is achieved at 25 μA current at room temperature. Experiments and simulation analysis show that devices fabricated with thinner Ag NWs have higher EQE. However, for very thin Ag NWs (diameter < 250 nm), this trend breaks down due to heat accumulation in the NWs. Our simple device architecture offers a potentially cost-effective scheme to fabricate high efficiency Schottky junction-based UV-LEDs.

1.
Q.
Yang
,
W. H.
Wang
,
S.
Xu
, and
Z. L.
Wang
,
Nano Lett.
11
,
4012
(
2011
).
2.
A.
Motayed
,
A. V.
Davydov
,
M.
He
,
S. N.
Mohammad
, and
J.
Melngailis
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
183120
(
2007
).
3.
M.
Kneissl
,
T.
Kolbe
,
C.
Chua
,
V.
Kueller
,
N.
Lobo
,
J.
Stellmach
,
A.
Knauer
,
H.
Rodriguez
,
S.
Einfeldt
,
Z.
Yang
,
N. M.
Johnson
, and
M.
Weyers
,
Semicond. Sci. Technol.
26
,
014036
(
2011
).
4.
X.
Li
,
J. J.
Qi
,
Q.
Zhang
,
Q.
Wang
,
F.
Yi
,
Z. Z.
Wang
, and
Y.
Zhang
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
221103
(
2013
).
5.
C. W.
Chang
,
W. C.
Tan
,
M. L.
Lu
,
T. C.
Pan
,
Y. J.
Yang
, and
Y. F.
Chen
,
Adv. Funct. Mater.
23
,
4043
(
2013
).
6.
X. Y.
Liu
,
C. X.
Shan
,
S. P.
Wang
,
H. F.
Zhao
, and
D. Z.
Shen
,
Nanoscale
5
,
7746
(
2013
).
7.
S.
Chu
,
G.
Wang
,
W.
Zhou
,
Y.
Lin
,
L.
Chernyak
,
J.
Zhao
,
J.
Kong
,
L.
Li
,
J.
Ren
, and
J.
Liu
,
Nat. Nanotechnol.
6
,
506
(
2011
).
8.
P. L.
Chen
,
X. Y.
Ma
, and
D. R.
Yang
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
111112
(
2006
).
9.
T.
Honda
,
T.
Kobayashi
,
S.
Komiyama
, and
Y.
Mashiyama
,
J. Vac. Sci. Technol., B
25
,
1529
(
2007
).
10.
T.
Honda
,
N.
Sakai
,
S.
Komiyama
,
M.
Hayashi
, and
T.
Igaki
,
Phys. Status Solidi C
9
,
778
(
2012
).
11.
S.
Xu
,
C.
Xu
,
Y.
Liu
,
Y. F.
Hu
,
R. S.
Yang
,
Q.
Yang
,
J. H.
Ryou
,
H. J.
Kim
,
Z.
Lochner
,
S.
Choi
,
R.
Dupuis
, and
Z. L.
Wang
,
Adv. Mater.
22
,
4749
(
2010
).
12.
Y.
Zhang
,
S. C.
Shen
,
H. J.
Kim
,
S.
Choi
,
J. H.
Ryou
,
R. D.
Dupuis
, and
B.
Narayan
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
221109
(
2009
).
13.
Y. G.
Sun
,
Y. D.
Yin
,
B. T.
Mayers
,
T.
Herricks
, and
Y. N.
Xia
,
Chem. Mater.
14
,
4736
(
2002
).
14.
U.
Kaufmann
,
M.
Kunzer
,
H.
Obloh
,
M.
Maier
,
C.
Manz
,
A.
Ramakrishnan
, and
B.
Santic
,
Phys. Rev. B
59
,
5561
(
1999
).
15.
U.
Kaufmann
,
M.
Kunzer
,
M.
Maier
,
H.
Obloh
,
A.
Ramakrishnan
,
B.
Santic
, and
P.
Schlotter
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
1326
(
1998
).
16.
D. C.
Reynolds
,
D. C.
Look
, and
B.
Jogai
,
J. Appl. Phys.
88
,
5760
(
2000
).
17.
J.
Bao
,
M. A.
Zimmler
,
F.
Capasso
,
X.
Wang
, and
Z. F.
Ren
,
Nano Lett.
6
,
1719
(
2006
).
18.
J. J.
Dong
,
X. W.
Zhang
,
Z. G.
Yin
,
J. X.
Wang
,
S. G.
Zhang
,
F. T.
Si
,
H. L.
Gao
, and
X.
Liu
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
171109
(
2012
).
19.
S.
Yagi
,
S.
Suzuki
, and
T.
Iwanaga
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
40
,
L1349
(
2001
).
20.
T.
Kobayashi
,
S.
Egawa
,
M.
Sawada
, and
T.
Honda
,
Phys. Status Solidi C
4
,
61
(
2007
).
21.
K.
Kumakura
,
T.
Makimoto
,
N.
Kobayashi
,
T.
Hashizume
,
T.
Fukui
, and
H.
Hasegawa
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
052105
(
2005
).
22.
Z. C.
Ruan
and
S. H.
Fan
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
013901
(
2010
).
23.
Z. H.
Su
and
J. A.
Malen
,
ECS Trans.
58
,
343
(
2013
).
24.
B. C.
Daly
,
H. J.
Maris
,
A. V.
Nurmikko
,
M.
Kuball
, and
J.
Han
,
J. Appl. Phys.
92
,
3820
(
2002
).
25.
H. K.
Lee
and
J. S.
Yu
,
Semicond. Sci. Technol.
26
,
095006
(
2011
).
26.
T. L.
Bergmanf
,
A. S.
Lavine
,
F. P.
Incropera
, and
D. P.
Dewitt
,
Fundamentals of Heat and Mass Transfer
, 7th ed. (
Wiley
,
New York
,
2011
).
27.
T.
Tritt
,
Thermal Conductivity: Theory, Properties, and Applications
(
Kluwer Academic/Plenum
,
New York
,
2004
).
28.
F.
Volklein
,
H.
Reith
,
T. W.
Cornelius
,
M.
Rauber
, and
R.
Neumann
,
Nanotechnology
20
,
325706
(
2009
).
29.
L.
Yang
,
D. X.
Dai
, and
S. L.
He
,
Opt. Commun.
281
,
2467
(
2008
).
30.
C.
Huh
,
W. J.
Schaff
,
L. F.
Eastman
, and
S. J.
Park
,
IEEE Electron Device Lett.
25
,
61
(
2004
).
31.
J.
Senawiratne
,
A.
Chatterjee
,
T.
Detchprohm
,
W.
Zhao
,
Y.
Li
,
M.
Zhu
,
Y.
Xia
,
X.
Li
,
J.
Plawsky
, and
C.
Wetzel
,
Thin Solid Films
518
,
1732
(
2010
).
32.
E.
Kioupakis
,
P.
Rinke
,
K. T.
Delaney
, and
C. G.
Van de Walle
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
161107
(
2011
).
33.
H. P.
Nguyen
,
K.
Cui
,
S.
Zhang
,
M.
Djavid
,
A.
Korinek
,
G. A.
Botton
, and
Z.
Mi
,
Nano Lett.
12
,
1317
(
2012
).
You do not currently have access to this content.