This study investigates the influence of voids on the electroluminescence (EL) emission color of ZnO microdisk/p-GaN heterojunction light-emitting diodes (LEDs). For this study, position-controlled microdisk arrays were fabricated on patterned p-GaN via wet chemical epitaxy of ZnO, and specifically, the use of trisodium citrate dihydrate (TCD) yielded high-density voids at the bottom of the microdisk. Greenish yellow or whitish blue EL was emitted from the microdisk LEDs formed with or without TCD, respectively, at reverse-bias voltages. Such different EL colors were found to be responsible for the relative EL intensity ratio between indigo and yellow emission peaks, which were originated from radiative recombination at p-GaN and ZnO, respectively. The relative EL intensity between dichromatic emissions is discussed in terms of (i) junction edge effect provoked by interfacial voids and (ii) electron tunneling probability depending on the depletion layer geometry.

1.
W. I.
Park
,
D. H.
Kim
,
S.-W.
Jung
, and
G.-C.
Yi
,
Appl. Phys. Lett.
80
,
4232
(
2002
).
2.
K.
Tomioka
,
J.
Motohisa
,
S.
Hara
, and
T.
Fukui
,
Nano Lett.
8
,
3475
(
2008
).
3.
P. K.
Mohseni
,
A.
Behnam
,
J. D.
Wood
,
X.
Zhao
,
K. J.
Yu
,
N. C.
Wang
,
A.
Rockett
,
J. A.
Rogers
,
J. W.
Lyding
,
E.
Pop
, and
X. L.
Li
,
Adv. Mater.
26
,
3755
(
2014
).
4.
J.
Yoo
,
S. A.
Dayeh
,
W.
Tang
, and
S. T.
Picraux
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
093113
(
2013
).
5.
K.
Tomioka
,
J.
Motohisa
,
S.
Hara
,
K.
Hiruma
, and
T.
Fukui
,
Nano Lett.
10
,
1639
(
2010
).
6.
Y.-H.
Ra
,
R. J.
Wang
,
S. Y.
Woo
,
M.
Djavid
,
S. M.
Sadaf
,
J.
Lee
,
G. A.
Botton
, and
Z. T.
Mi
,
Nano Lett.
16
,
4608
(
2016
).
7.
W. I.
Park
,
G.-C.
Yi
,
M.
Kim
, and
S. J.
Pennycook
,
Adv. Mater.
15
,
526
(
2003
).
8.
K.
Tomioka
,
M.
Yoshimura
, and
T.
Fukui
,
Nature
488
,
189
(
2012
).
9.
K. H.
Li
,
X.
Liu
,
Q.
Wang
,
S.
Zhao
, and
Z.
Mi
,
Nat. Nanotechnol.
10
,
140
(
2015
).
10.
K.
Tomioka
and
T.
Fukui
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
073507
(
2014
).
11.
Y. J.
Hong
,
C.-H.
Lee
,
J.
Yoo
,
Y.-J.
Kim
,
J.
Jeong
,
M.
Kim
, and
G.-C.
Yi
,
Sci. Rep.
5
,
18020
(
2015
).
12.
H.
Baek
,
C.-H.
Lee
,
K.
Chung
, and
G.-C.
Yi
,
Nano Lett.
13
,
2782
(
2013
).
13.
A.
Tanaka
,
R.
Chen
,
K. L.
Jungjohann
, and
S. A.
Dayeh
,
Sci. Rep.
5
,
17314
(
2015
).
14.
Y.-H.
Ko
,
J.-H.
Kim
,
L.-H.
Jin
,
S.-M.
Ko
,
B.-J.
Kwon
,
J.
Kim
,
T.
Kim
, and
Y.-H.
Cho
,
Adv. Mater.
23
,
5364
(
2011
).
15.
W. W.
Lee
,
S.
Chang
,
D. W.
Yang
,
J. M.
Lee
,
H.-G.
Park
, and
W. I.
Park
,
CrystEngComm
18
,
8262
(
2016
).
16.
Y.
Tchoe
,
C.-H.
Lee
,
J. B.
Park
,
H.
Baek
,
K.
Chung
,
J.
Jo
,
M.
Kim
, and
G.-C.
Yi
,
ACS Nano
10
,
3114
(
2016
).
17.
C.
Zhang
and
X.
Li
,
IEEE Trans. Electron Devices
63
,
223
(
2016
).
18.
K. N.
Chung
,
S. J. Y. B.
Demory
,
C.-H.
Teng
, and
P.-C.
Ku
,
Appl. Phys. Lett.
110
,
111103
(
2017
).
19.
R. D.
Vispute
,
V.
Talyansky
,
S.
Choopun
,
R. P.
Sharma
,
T.
Venkatesan
,
M.
He
,
X.
Tang
,
J. B.
Halpern
,
M. G.
Spencer
, and
Y. X.
Li
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
348
(
1998
).
20.
Y. I.
Alivov
,
J. E.
Van Nostrand
,
D. C.
Look
,
M. V.
Chukichev
, and
B. M.
Ataev
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
2943
(
2003
).
21.
M.-C.
Jeong
,
B.-Y.
Oh
,
M.-H.
Ham
, and
J.-M.
Myoung
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
202105
(
2006
).
22.
S.-D.
Lee
,
Y.-S.
Kim
,
M.-S.
Yi
,
J.-Y.
Choi
, and
S.-W.
Kim
,
J. Phys. Chem. C
113
,
8954
(
2009
).
23.
S.
Xu
,
C.
Xu
,
Y.
Liu
,
Y. F.
Hu
,
R. S.
Yang
,
Q.
Yang
,
J.-H.
Ryou
,
H. J.
Kim
,
Z.
Lochner
, and
S.
Choi
,
Adv. Mater.
22
,
4749
(
2010
).
24.
H.-C.
Chen
,
M.-J.
Chen
,
M.-K.
Wu
,
W.-C.
Li
,
H.-L.
Tsai
,
J.-R.
Yang
,
H.
Kuan
, and
M.
Shiojiri
,
IEEE J. Quantum Electron.
46
,
265
(
2010
).
25.
O.
Lupan
,
T.
Pauporte
, and
B.
Viana
,
Adv. Mater.
22
,
3298
(
2010
).
26.
Y.-Q.
Bie
,
Z.-M.
Liao
,
P.-W.
Wang
,
Y.-B.
Zhou
,
X.-B.
Han
,
Y.
Ye
,
Q.
Zhao
,
X.-S.
Wu
,
L.
Dai
, and
J.
Xu
,
Adv. Mater.
22
,
4284
(
2010
).
27.
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
).
28.
W. I.
Park
and
G.-C.
Yi
,
Adv. Mater.
16
,
87
(
2004
).
29.
I. E.
Titkov
,
A. S.
Zubrilov
,
L. A.
Delimova
,
D. V.
Mashovets
,
I. A.
Liniĭchuk
, and
I. V.
Grekhov
,
Semiconductors
41
,
564
(
2007
).
30.
Q.-M.
Fu
,
W.
Cao
,
G.-W.
Li
,
Z.-D.
Lin
,
Z.
Chen
,
C.-B.
Xu
,
Y.-F.
Tu
, and
Z.-B.
Ma
,
Appl. Surf. Sci.
293
,
225
(
2014
).
31.
J.
Jeong
,
J. E.
Choi
,
Y.-J.
Kim
,
S.
Hwang
,
S. K.
Kim
,
J. K.
Kim
,
H. Y.
Jeong
, and
Y. J.
Hong
,
Appl. Phys. Lett.
109
,
101103
(
2016
).
32.
A. M. C.
Ng
,
Y. Y.
Xi
,
Y. F.
Hsu
,
A. B.
Djurišić
,
W. K.
Chan
,
S.
Gwo
,
H. L.
Tam
,
K. W.
Cheah
,
P. W. K.
Fong
, and
H. F.
Lui
,
Nanotechnology
20
,
445201
(
2009
).
33.
X. Y.
Chen
,
A. M. C.
Ng
,
F.
Fang
,
Y. H.
Ng
,
A. B.
Djurišić
,
H. L.
Tam
,
K. W.
Cheah
,
S.
Gwo
,
W. K.
Chan
,
P. W. K.
Fong
,
H. F.
Lui
, and
C.
Surya
,
J. Appl. Phys.
110
,
094513
(
2011
).
34.
S.
Das
,
K.
Dutta
, and
A.
Pramanik
,
CrystEngComm
15
,
6349
(
2013
).
35.
Z. R. R.
Tian
,
J. A.
Voigt
,
J.
Liu
,
B.
McKenzie
,
M. J.
McDermott
,
M. A.
Rodriguez
,
H.
Konishi
, and
H. F.
Xu
,
Nat. Mater.
2
,
821
(
2003
).
36.
L. E.
Greene
,
B. D.
Yuhas
,
M.
Law
,
D.
Zitoun
, and
P. D.
Yang
,
Inorg. Chem.
45
,
7535
(
2006
).
37.
J. M.
Lee
,
Y.-S.
No
,
S.
Kim
,
H.-G.
Park
, and
W. I.
Park
,
Nat. Commun.
6
,
6325
(
2015
).
38.
J. K.
Sheu
,
Y. K.
Su
,
G. C.
Chi
,
P. L.
Koh
,
M. J.
Jou
,
C. M.
Chang
,
C. C.
Liu
, and
W. C.
Hung
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
2340
(
1999
).
39.
H. S.
Yang
,
D. P.
Norton
,
S. J.
Pearton
, and
F.
Ren
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
212106
(
2005
).
40.
J.
Simon
,
Z.
Zhang
,
K.
Goodman
,
H. L.
Xing
,
T.
Kosel
,
P.
Fay
, and
D.
Jena
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
026801
(
2009
).
41.
U.
Kaufmann
,
M.
Kunzer
,
M.
Maier
,
H.
Obloh
,
A.
Ramakrishnan
,
B.
Santic
, and
P.
Schlotter
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
1326
(
1998
).
42.
A. B.
Djurišić
and
Y. H.
Leung
,
Small
2
,
944
(
2006
).
43.
S. T.
Tan
,
X. W.
Sun
,
Z. G.
Yu
,
P.
Wu
,
G. Q.
Lo
, and
D. L.
Kwong
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
072101
(
2007
).
44.
D.
Andeen
,
J. H.
Kim
,
F. F.
Lange
,
G. K. L.
Goh
, and
S.
Tripathy
,
Adv. Funct. Mater.
16
,
799
(
2006
).
You do not currently have access to this content.