Skip to main content
SpringerLink
Log in

Light Extraction Efficiency Part B. Light Extraction of High Efficient LEDs

  • Chapter
III-Nitride Based Light Emitting Diodes and Applications

Part of the book series: Topics in Applied Physics ((TAP,volume 126))

  • 4119 Accesses

Abstract

This chapter deals with methods for fabricating high efficient light-emitting diodes (LEDs) with higher light extraction efficiency (LEE). Some LED prototypes are then reviewed to investigate how their performance was enhanced by utilizing a variety of chip processes. The most efficient devices were found to be produced with unique fabrication processes, having at least one patterned sapphire substrate, chip shaping, vertical configuration, and/or flip-chip packaging, among others.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Log in via an institution
Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 84.99
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Hardcover Book
USD 109.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

Similar content being viewed by others

References

  1. J.K. Sheu, C.J. Pen, G.C. Chi, C.H. Kuo, L.W. Wu, C. Chen, H. Chang, Y.K. Su, IEEE Photonics Technol. Lett. 14, 450 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  2. I. Schnitzer, E. Yablonovitch, C. Caneau, T.J. Gmitter, A. Scherer, Appl. Phys. Lett. 63, 2174 (1993)

    Article  ADS  Google Scholar 

  3. A.R. Franklin, R. Newman, J. Appl. Phys. 35, 1153 (1964)

    Article  ADS  Google Scholar 

  4. E.E. Loebner, Proc. IEEE 61, 837 (1973)

    Article  Google Scholar 

  5. M.R. Krames, M. Ochiai-Holcomb, G.E. Hofler, 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, D. Collins, Appl. Phys. Lett. 75, 2365 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  6. C.C. Kao, H.-C. Kuo, H.W. Huang, J.T. Chu, Y.C. Peng, Y.L. Hsieh, C.Y. Luo, S.C. Wang, C.C. Yu, C.F. Lin, IEEE Photonics Technol. Lett. 17, 19 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  7. J.S. Lee, J. Lee, J. Kim, J. Jeon, IEEE Photonics Technol. Lett. 18, 1588 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  8. J.Y. Kim, M.K. Kwon, J.P. Kim, S.J. Park, IEEE Photonics Technol. Lett. 19, 1865 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  9. J.Y. Kim, S.B. Yang, Y.J. Kang, M.K. Kwon, J.H. Baek, J.K. Lee, in International Workshop on Nitride Semiconductors, TuP-OD-13, (2012)

    Google Scholar 

  10. C. Huh, K.S. Lee, E.J. Kang, S.J. Park, J. Appl. Phys. 93, 9383 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  11. S.I. Na, G.Y. Ha, D.-S. Han, S.S. Kim, J.Y. Kim, J.H. Lim, D.-J. Kim, K.I. Min, S.J. Park, IEEE Photonics Technol. Lett. 18, 1512 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  12. D.S. Han, J.Y. Kim, S.I. Na, S.H. Kim, K.D. Lee, B. Kim, S.J. Park, IEEE Photonics Technol. Lett. 18, 1406 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  13. T. Fujii, Y. Gao, R. Sharma, E.L. Hu, S.P. DenBaars, S. Nakamura, Appl. Phys. Lett. 84, 855 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  14. S.H. Lee, J.H. Baek, T.H. Kim, L.S. Park, J. Nanosci. Nanotechnol. 11, 1 (2011)

    Article  Google Scholar 

  15. C.F. Shen, S.J. Chang, W.S. Chen, T.K. Ko, C.T. Kuo, S.C. Shei, IEEE Photonics Technol. Lett. 19, 780 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  16. O.B. Shchekin, J.E. Epler, T.A. Trottier, T. Margalith, D.A. Steigerwald, M.O. Holcomb, P.S. Martin, M.R. Krames, Appl. Phys. Lett. 89, 071109 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  17. K. Tadatomo, H. Okagawa, T. Tsunekawa, T. Jyouichi, Y. Imada, M. Kato, H. Kudo, T. Taguchi, Phys. Status Solidi A 188, 121–125 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  18. H. Kudo, K. Murakami, R. Zheng, Y. Yamada, T. Taguchi, K. Tadatomo, H. Okagawa, Y. Ohuchi, T. Tsunekawa, Y. Imada, K. Kata, Jpn. J. Appl. Phys. 41, 2484–2488 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  19. A. Bell, R. Liu, F.A. Ponce, H. Amano, I. Akasaki, D. Cherns, Appl. Phys. Lett. 82, 349–351 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  20. M. Yamada, T. Mitani, Y. Narukawa, S. Shioji, I. Niki, S. Sonobe, K. Deguchi, M. Sano, T. Mukai, Jpn. J. Appl. Phys. 41, L1431–L1433 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  21. S.J. Chang, Y.C. Lin, Y.K. Su, C.S. Chang, T.C. Wen, S.C. Shei, J.C. Ke, C.W. Kuo, S.C. Chen, C.H. Liu, Solid-State Electron. 47, 1539–1542 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  22. D.S. Wuu, W.K. Wang, W.C. Shih, R.H. Horng, C.E. Lee, W.Y. Lin, J.S. Fang, IEEE Photonics Technol. Lett. 17, 288–290 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  23. W.K. Wang, D.S. Wuu, S.H. Lin, P. Han, R.H. Horng, T.C. Hsu, D.T.C. Huo, M.J. Jou, Y.H. Yu, A. Lin, IEEE. J. Quan. Electron. 41(11) (2005)

    Google Scholar 

  24. Y.J. Lee, J.M. Hwang, T.C. Hsu, M.H. Hsieh, M.J. Jou, B.J. Lee, T.C. Lu, H.C. Kuo, S.C. Wang, IEEE Photonics Technol. Lett. 18, 1152–1154 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  25. A. David, T. Fujii, B. Moran, S. Nakamura, S.P. Denbaars, C. Weisbuch, H. Benisty, Appl. Phys. Lett. 88, 133514 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  26. T.N. Oder, J. Shakya, J.Y. Lin, H.X. Jiang, Appl. Phys. Lett. 83, 1231 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  27. D. Ho Kim, C.O. Cho, Y.G. Roh, H. Jeon, Y.S. Park, J. Cho, J.S. Im, C. Sone, Y. Park, W.J. Choi, Q.H. Park, Appl. Phys. Lett. 87, 203508 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  28. J.Y. Kim, M.K. Kwon, K.S. Lee, S.H. Kim, K.D. Lee, S.J. Park, Appl. Phys. Lett. 91, 181109 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  29. S.H. Kim, K.D. Lee, J.Y. Kim, M.K. Kwon, S.J. Park, Nanotechnology 18, 055306 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  30. S.M. Kim, H.S. Oh, J.H. Baek, K.H. Lee, G.Y. Jung, J.H. Song, H.J. Kim, B.J. Ahn, D. Yanqun, J.H. Song, IEEE Electron Device Lett. 31, 842–844 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  31. W.S. Wong, T. Sands, N.W. Cheung, M. Kneissl, D.P. Bour, P. Mei, L.T. Romano, N.M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 75, 1360 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  32. D.S. Wuu, S.C. Hsu, S.H. Huang, C.C. Wu, C.E. Lee, R.H. Horng, Jpn. J. Appl. Phys. 43, 5239 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  33. S.H. Huang, R.H. Horng, S.C. Hsu, T.Y. Chen, D.S. Wuu, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 3028 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  34. M.K. Kelly, O. Ambacher, R. Dimitriv, R. Handschuh, M. Stutzmann, Phys. Status Solidi A 159 (1997)

    Google Scholar 

  35. H.S. Kim, K.K. Kim, K.K. Choi, H.K. Kim, J.O. Song, J.H. Cho, K.H. Baik, C.S. Sone, Y.J. Park, T.Y. Seong, Appl. Phys. Lett. 91, 023510 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  36. C.C. Kao, H.C. Kuo, K.F. Yeh, J.T. Chu, W.L. Peng, H.W. Huang, T.C. Lu, S.C. Wang, IEEE Photonics Technol. Lett. 19, 849 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  37. S.H. Su, C.C. Hou, M.H. Lin, M. Yokoyama, S.M. Chen, H. Kuan, Jpn. J. Appl. Phys. 46, 965 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  38. S.L. Chen, S.J. Wang, K.M. Uang, T.M. Chen, B.W. Liou, IEEE Photonics Technol. Lett. 19, 351 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  39. Y.S. Wu, J.H. Cheng, W.C. Peng, Appl. Phys. Lett. 90, 251110 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  40. S.H. Huang, R.H. Horng, S.C. Hsu, T.Y. Chen, D.S. Wuu, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 3028 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  41. W.S. Wong, T. Sands, N.W. Cheung, M. Kneissl, D.P. Bour, P. Mei, L.T. Romano, N.M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 77, 2822 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  42. J. Arokiaraj, C.K. Leong, V. Lixian, A.M. Yong, W. Xincai, Appl. Phys. Lett. 92, 124105 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  43. S.C. Hsu, C.Y. Liu, Electrochem. Solid-State Lett. 9(5), G171 (2006)

    Article  Google Scholar 

  44. T. Jeong, K.H. Kim, H.H. Lee, S.J. Lee, S.H. Lee, J.H. Baek, J.K. Lee, IEEE Photonics Technol. Lett. 20, 1932 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  45. W.C. Peng, Y.C.S. Wu, IEEE Photonics Technol. Lett. 18, 613 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  46. K.M. Uang, S.J. Wang, S.L. Chen, Y.C. Yang, T.M. Chen, B.W. Liou, Jpn. J. Appl. Phys. 45, 3436 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  47. D.B. Thompson, A. Murai, M. IZA, S. Brinkley, S.P. Denbaars, U.K. Mishra, S. Nakamura, Jpn. J. Appl. Phys. 47, 3447 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  48. H.Y. Kuo, S.J. Wang, P.R. Wang, K.M. Uang, T.M. Chen, H. Kuan, Appl. Phys. Lett. 92, 021105 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  49. J.S. Ha, S.W. Lee, H.J. Lee, H.J. Lee, S.H. Lee, H. Goto, T. Kato, K. Fujii, M.W. Cho, T. Yao, IEEE Photonics Technol. Lett. 20, 175 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  50. J.M. Park, K.M. Song, S.R. Jeon, J.H. Baek, S.W. Ryu, Appl. Phys. Lett. 94, 221907 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  51. E. Monroy, E. Sarigiannidou, F. Fossard, N. Gogneau, E. Bellet-Amalric, J.L. Rouviere, S. Monnoye, H. Mank, B. Daudin, Appl. Phys. Lett. 84, 3684 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  52. J.S. Kwak, K.Y. Lee, J.Y. Han, J. Cho, S. Chae, O.H. Nam, Y. Park, Appl. Phys. Lett. 79, 3254 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  53. T. Jang, S.N. Lee, O.H. Nam, Y. Park, Appl. Phys. Lett. 88, 193505 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  54. J.W. Jeon, T.Y. Seong, H.S. Kim, K.K. Kim, Appl. Phys. Lett. 94, 042102 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  55. T. Jeong, S.W. Kim, S.H. Lee, J.W. Ju, S.J. Lee, J.H. Baek, J.K. Lee, J. Electrochem. Soc. 158(9), H908 (2011)

    Article  Google Scholar 

  56. J.Y. Chu, C.F. Chu, C.C. Cheng, W.H. Liu, H.C. Cheng, F.H. Fan, J.K. Yen, Proc. SPIE 6894, 68940X-1 (2008)

    Google Scholar 

  57. E.F. Schubert, Light Emitting Diodes, 2nd edn. (Cambridge University Press, Cambridge, 2006)

    Book  Google Scholar 

  58. J.J. Wierer, A. David, M.M. Megens, Nat. Photonics 3, 163 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  59. A. David, H. Benisty, C. Weisbuch, J. Disp. Technol. 3, 133 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  60. R. Windisch, N. Linder, C. Wiesmann, K. Streubel, in IEEE/LEOS Winter Topical Meeting, (2009), p. 10

    Chapter  Google Scholar 

  61. J.J. Wierer, D.A. Steigerwald, M.R. Krames, J.J. O’Shea, M.J. Ludowise, G. Christenson, Y.C. Shen, C. Lowery, P.S. Martin, S. Subramanya, W. Gotz, N.F. Gardner, R.S. Kern, S.A. Stockman, Appl. Phys. Lett. 78, 3379 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  62. D.L. Hibbard, S.P. Jung, C. Wang, D. Ullery, Y.S. Zhao, W. So, H. Liu, H.P. Lee, Appl. Phys. Lett. 83, 311 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  63. S.J. Chang, W.S. Chen, Y.C. Lin, C.S. Chang, T.K. Ko, Y.P. Hsu, C.F. Shen, J.M. Tsai, S.C. Shei, IEEE Trans. Adv. Packaging 29, 403 (2006)

    Article  Google Scholar 

  64. J.O. Song, D.S. Leem, J.S. Kwak, O.H. Nam, Y. Park, T.Y. Seong, Appl. Phys. Lett. 83, 4990 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  65. J.O. Song, J.S. Kwak, Y. Park, T.Y. Seong, Appl. Phys. Lett. 86, 062104 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  66. S.K. Sharma, J. Spitz, Thin Solid Films 65, 339 (1980)

    Article  ADS  Google Scholar 

  67. D.J. Srolovitz, M.G. Goldiner, JOM 47, 31 (1995)

    Article  ADS  Google Scholar 

  68. H.C. Kim, N.D. Theodore, T.L. Alford, J. Appl. Phys. 95, 5180 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  69. H.S. Venugopalan, A. DiCarlo, X. Cao, S. Libon, B.S. Shelton, E. Stefanov, T. Zhang, I. Eliashevich, S.E. Weaver, M. Hsing, B. Kolodin, T. Soules, D. Florescu, S. Guo, M. Pophristic, B. Peres, Proc. SPIE 4996, 195 (2003)

    Article  Google Scholar 

  70. D.A. Steigerwald, J.C. Bhat, D. Collins, R.M. Fletcher, M.O. Holcomb, M.J. Ludowise, P.S. Martine, S.L. Rudaz, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 8, 310 (2002)

    Article  Google Scholar 

  71. H.W. Jang, J.L. Lee, Appl. Phys. Lett. 85, 5920 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  72. J.H. Son, Y.H. Song, H.K. Yu, J.L. Lee, Appl. Phys. Lett. 95, 062108 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  73. J.K. Kim, T. Gessmann, E.F. Schubert, J.Q. Xi, H. Luo, J.H. Cho, C.S. Sone, Y.J. Park, Appl. Phys. Lett. 88, 013501 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  74. J.Q. Xi, H. Luo, A.J. Pasquale, J.K. Kim, E.F. Schubert, IEEE Photonics Technol. Lett. 18, 2347 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  75. J.Y. Kim, M.K. Kwon, I.K. Park, C.Y. Cho, S.J. Park, D.M. Jeon, J.W. Kim, Y.C. Kim, Appl. Phys. Lett. 93, 021121 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  76. J.H. Lim, D.K. Hwang, H.S. Kim, J.Y. Oh, J.H. Yang, R. Navamathavan, S.J. Park, Appl. Phys. Lett. 85, 6191 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  77. J.K. Ho, C.S. Jong, C.N. Huang, C.Y. Chen, C.C. Chiu, K.K. Shih, Appl. Phys. Lett. 74, 1275 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  78. J.Y. Kim, S. In Na, G.Y. Ha, M.K. Kwon, I.K. Park, J.H. Lim, S.J. Park, M.H. Kim, D. Choi, K. Min, Appl. Phys. Lett. 88, 043507 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  79. H. Kim, K.H. Baik, J. Cho, J.W. Lee, S. Yoon, H. Kim, S.N. Lee, C. Sone, Y. Park, T.Y. Seong, IEEE Photonics Technol. Lett. 19, 336 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Korea Photonics Technology Institute, Gwangju, Republic of Korea

    Ja-Yeon Kim, Tak Jeong, Sang Hern Lee, Hwa Sub Oh, Hyung Jo Park, Sang-Mook Kim & Jong Hyeob Baek

Authors
  1. Ja-Yeon Kim
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Tak Jeong
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. Sang Hern Lee
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  4. Hwa Sub Oh
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  5. Hyung Jo Park
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  6. Sang-Mook Kim
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  7. Jong Hyeob Baek
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Jong Hyeob Baek .

Editor information

Editors and Affiliations

  1. Materials Science & Engineering, Korea University, Anam-dong, Seongbuk-gu, Seoul, 136-713, Korea, Republic of (South Korea)

    Tae-Yeon Seong

  2. Electrical Engineering, Yale University, Prospect Street 15, New Haven, 06520, Connecticut, USA

    Jung Han

  3. Electrical Engineering & Comp. Science, Nagoya University, C3-1 Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya, 464-8603, Aichi, Japan

    Hiroshi Amano

  4. Electrical and Computer Engineering, Virginia Commonwealth University, W Main St 601, Richmond, 23284-3072, Virginia, USA

    Hadis Morkoc

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2013 Springer Science+Business Media Dordrecht

About this chapter

Cite this chapter

Kim, JY. et al. (2013). Light Extraction Efficiency Part B. Light Extraction of High Efficient LEDs. In: Seong, TY., Han, J., Amano, H., Morkoc, H. (eds) III-Nitride Based Light Emitting Diodes and Applications. Topics in Applied Physics, vol 126. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-94-007-5863-6_10

Download citation

Publish with us

Policies and ethics

Search

Navigation