GaN nanopillar and nanostripe arrays with embedded InGaNGaN multi-quantum wells (MQWs) were fabricated by holographic lithography and subsequent reactive ion etching. Etch related damage of the nanostructures was successfully healed through annealing in NH3N2 mixtures under optimized conditions. The nanopatterned samples exhibited enhanced luminescence in comparison to the planar wafers. X-ray reciprocal space maps recorded around the asymmetric (101¯5) reflection revealed that the MQWs in both nanopillars and nanostripes relaxed after nanopatterning and adopted a larger in-plane lattice constant than the underlying GaN layer. The pillar relaxation process had no measurable effect on the Stokes shift typically observed in MQWs on c-plane GaN, as evaluated by excitation power dependent photoluminescence (PL) measurements. Angular-resolved PL measurements revealed the extraction of guided modes from the nanopillar arrays.

1.
M. A.
Reed
and
W. P.
Kirk
,
Nanostructure Physics and Fabrication
(
Academic
,
Boston
,
1992
).
2.
M. B.
Stern
,
H. G.
Craighead
,
P. F.
Liao
, and
P. M.
Mankiewich
,
Appl. Phys. Lett.
45
,
410
(
1984
).
3.
S. Y.
Chou
,
P. R.
Krauss
, and
P. J.
Renstrom
,
Science
272
,
85
(
1996
).
4.
J.
Liang
,
H.
Chik
,
A.
Yin
, and
J.
Xu
,
J. Appl. Phys.
91
,
2544
(
2002
).
5.
M.
Park
,
C.
Harrison
,
P.
Chaikin
,
R. A.
Register
, and
D. H.
Adamson
,
Science
276
,
1401
(
1997
).
6.
S.
Nakamura
and
G.
Fasol
,
The Blue Laser Diode
(
Springer
,
Berlin
,
2000
).
7.
M. A.
Khan
,
M.
Shatalov
,
H. P.
Maruska
,
H. M.
Wang
, and
E.
Kuokstis
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
44
,
7191
(
2005
).
8.
X.
Duan
and
C. M.
Lieber
,
J. Am. Chem. Soc.
122
,
188
(
2000
).
9.
C. C.
Chen
and
C. C.
Yeh
,
Adv. Mater. (Weinheim, Ger.)
12
,
738
(
2000
).
10.
C. H.
Liang
,
L. C.
Chen
,
J. S.
Hwang
,
K. H.
Chen
,
Y. T.
Hung
, and
Y. F.
Chen
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
22
(
2002
).
11.
M.
He
,
I.
Minus
,
P.
Zhou
,
S. N.
Mohammed
,
R.
Jacobs
,
W. L.
Sarney
,
L.
Salamanca-Riba
, and
R. D.
Vispute
,
Appl. Phys. Lett.
77
,
3731
(
2000
).
12.
M.
Yoshizawa
,
A.
Kikuchi
,
M.
Mori
,
N.
Fujita
, and
K.
Kishino
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
36
,
L459
(
1997
).
13.
E.
Calleja
,
M. A.
Sánchez-García
,
F. J.
Sánchez
,
F.
Calle
,
F. B.
Naranjo
,
E.
Munoz
,
U.
Jahn
, and
K.
Ploog
,
Phys. Rev. B
62
,
16826
(
2000
).
14.
H. M.
Kim
,
D. S.
Kim
,
D. Y.
Kim
,
T. W.
Wkang
,
Y. H.
Cho
, and
K. S.
Chung
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
2193
(
2002
).
15.
K.
Kawasaki
,
I.
Nakamatsu
,
H.
Hirayama
,
K.
Tsutsui
, and
Y.
Aoyagi
,
J. Cryst. Growth
243
,
129
(
2002
).
16.
P.
Deb
,
H.
Kim
,
V.
Rawat
,
M.
Oliver
,
S.
Kim
,
M.
Marshall
,
E.
Stach
, and
T.
Sands
,
Nano Lett.
5
,
1847
(
2005
).
17.
Z.
Zhong
,
F.
Qian
,
D.
Wang
, and
C. M.
Lieber
,
Nano Lett.
3
,
343
(
2003
).
18.
G.
Cheng
 et al.,
Appl. Phys. Lett.
83
,
1578
(
2003
).
19.
H. M.
Kim
,
T. W.
Kang
, and
K. S.
Chung
,
Adv. Mater. (Weinheim, Ger.)
15
,
567
(
2003
).
20.
H. M.
Kim
,
Y. H.
Cho
,
H.
Lee
,
S. I.
Kim
,
S. R.
Ryu
,
D. Y.
Kim
,
T. W.
Kang
, and
K. S.
Chung
,
Nano Lett.
4
,
1059
(
2004
).
21.
A.
Kikuchi
,
M.
Kawai
,
M.
Tada
, and
K.
Kishino
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
43
,
L1524
(
2004
).
22.
F.
Qian
,
S.
Gradečak
,
Y.
Li
,
C. Y.
Wen
, and
C. M.
Lieber
,
Nano Lett.
5
,
2287
(
2005
).
23.
J.
Ristić
,
E.
Calleja
,
A.
Tampert
,
S.
Fernández-Garrido
,
C.
Rivera
,
U.
Jahn
, and
K. H.
Ploog
,
Phys. Rev. Lett.
94
,
146102
(
2005
).
24.
J. C.
Johnson
,
H. J.
Choi
,
K. P.
Knutsen
,
R. D.
Schaller
,
P.
Yang
, and
R. J.
Saykally
,
Nat. Mater.
1
,
106
(
2002
).
25.
H. J.
Choi
 et al.,
J. Phys. Chem. B
107
,
8721
(
2003
).
26.
M.
Kuball
,
F. H.
Morrisey
,
M.
Benyoucef
,
I.
Harrison
,
D.
Korakakis
, and
C. T.
Foxon
,
Phys. Status Solidi A
176
,
355
(
1999
).
27.
C. C.
Yu
,
C. F.
Chu
,
J. Y.
Tsai
,
H. W.
Huang
,
T. H.
Hsueh
,
C. F.
Lin
, and
S. C.
Wang
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
41
,
L910
(
2002
).
28.
I. M.
Tiginyanu
,
V. V.
Ursaki
,
V. V.
Zalamai
,
S.
Langa
,
S.
Hubbard
,
D.
Pavlidis
, and
H.
Föll
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
1551
(
2003
).
29.
T. H.
Hsueh
,
H. W.
Huang
,
C. C.
Kao
,
Y. H.
Chang
,
M. C.
Ou-Yang
,
H. C.
Kuo
, and
S. C.
Wang
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
44
,
2661
(
2005
).
30.
L.
Chen
,
A.
Yin
,
J. S.
Im
,
A. V.
Nurmikko
,
J. M.
Xu
, and
J.
Han
,
Phys. Status Solidi A
188
,
135
(
2001
).
31.
Y. D.
Wang
,
S. J.
Chua
,
S.
Tripathy
,
M. S.
Sander
,
P.
Chen
, and
C. G.
Fonstad
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
071017
(
2005
).
32.
Y.
He
,
L.
Chen
,
Y. K.
Song
,
A. V.
Nurmikko
,
S. R.
Jeon
,
Z.
Ren
,
M.
Gherasimova
, and
J.
Han
,
Phys. Status Solidi C
7
,
2740
(
2005
).
33.
E. D.
Harberer
 et al.,
Mater. Res. Soc. Symp. Proc.
639
,
G11
21
(
2001
).
34.
S. X.
Jin
,
J.
Li
,
J. Z.
Li
,
J. Y.
Lin
, and
H. X.
Jiang
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
631
(
2000
).
35.
H. W.
Choi
,
C. W.
Jeon
,
M. D.
Dawson
,
P. R.
Edwards
, and
R. W.
Martin
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
15
,
510
(
2003
).
36.
A. V.
Maslov
and
C. Z.
Ning
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
1237
(
2003
).
37.
J. D.
Joannopoulos
,
R. A.
Meade
, and
J. N.
Winn
,
Photonic Crystals, Molding the flow of Light
(
Princton University Press
,
Princeton, NJ
,
1995
).
38.
E.
Yablonowitch
,
Phys. Rev. Lett.
58
,
2059
(
1987
).
39.
A.
David
,
C.
Meier
,
R.
Sharma
,
F. S.
Diana
,
S. P.
DenBaars
,
E.
Hu
,
S.
Nakamura
, and
C.
Weisbuch
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
101107
(
2005
).
40.
S. F.
Chichibu
 et al.,
Appl. Phys. Lett.
73
,
2006
(
1998
).
41.
O.
Brandt
,
P.
Waltereit
, and
K. H.
Ploog
,
J. Phys. D
35
,
577
(
2002
).
42.
A.
Krost
,
G.
Bauer
, and
J.
Woitok
, in
Optical Chracterization of Epitaxial Semiconductor Layers
, edited by
G.
Bauer
and
W.
Richter
(
Springer
,
Berlin
,
1996
), pp.
287
422
.
43.
T.
Kozawa
,
T.
Kachi
,
H.
Kano
, and
H.
Nagase
,
J. Appl. Phys.
77
,
4389
(
1995
).
44.
L. T.
Romano
,
C. G.
Van de Walle
,
J. W.
Ager
 III
,
W.
Götz
, and
S. R.
Kern
,
J. Appl. Phys.
87
,
7745
(
2000
).
45.
F.
Demangeot
 et al.,
J. Appl. Phys.
91
,
6520
(
2002
).
46.
P.
Van der Sluis
,
M. J.
Verheijen
, and
J.
Haisma
,
Appl. Phys. Lett.
64
,
3605
(
1994
).
47.
A. A.
Darhuber
,
V.
Holy
,
G.
Bauer
,
P. D.
Wang
,
Y. P.
Song
,
C. M.
Sotomayor Torres
, and
M. C.
Holland
,
Physica B
227
,
11
(
1997
).
48.
F.
Demangeot
 et al.,
J. Appl. Phys.
91
,
2866
(
2002
).
49.
F.
Bernardini
,
V.
Fiorentini
, and
D.
Vanderbilt
,
Phys. Rev. B
56
,
R10024
(
1997
).
You do not currently have access to this content.