III-nitride nanowire heterostructure: an emerging solution for next generation all-color solid state light sources
Source abstract
Abstract
Abstract InGaN/GaN nanowire (NW) heterostructures have emerged as a promising route to visible and ultraviolet optoelectronics beyond conventional planar III-nitride devices. Their three-dimensional geometry enables strain relaxation, reduces internal electric fields, and enables high-In-content active regions on a variety of substrates, while simultaneously introducing new challenges associated with surfaces and processing. This review summarizes recent progress on InGaN/GaN NW light-emitting diodes and lasers, covering bottom-up and top-down fabrication strategies, control of composition and morphology, and the processing of axial and radial device structures. We discuss their electrical and optical characteristics, including efficiency, carrier localization, surface recombination, and passivation, as well as emerging NW laser concepts based on novel cavity designs.
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: GaN-based semiconductor devices and materials · Nanowire Synthesis and Applications · Optical Coatings and Gratings
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Indian Institute of Technology Bombay
Funding
Ministry of Education, India
References (100+)
Show source-provided references
1. Lin · Appl. Phys. Lett. · 2020 · 11610.1063/1.5145201 ↗
2. Li · Adv. Sci. · 2025 · 1210.1002/advs.202506784 ↗
3. Chang · Opt. Express · 2022 · 30 · 1693810.1364/OE.455312 ↗
4. Zhu · ACS Photon. · 2023 · 10 · 9210.1021/acsphotonics.2c01028 ↗
5. Zheng · Laser Photon. Rev. · 2022 · 1610.1002/lpor.202100071 ↗
6. Langer · Phys. Status Solidi c · 2011 · 8 · 217010.1002/pssc.201001051 ↗
7. Auf der Maur · Phys. Rev. Lett. · 2016 · 11610.1103/PhysRevLett.116.027401 ↗
8. Masui · J. Phys. D: Appl. Phys. · 2008 · 4110.1088/0022-3727/41/16/165105 ↗
9. Zhao · Adv. Photon. Res. · 2023 · 410.1002/adpr.202300061 ↗
10. Herzog · Microelectron. Reliab. · 2020 · 11210.1016/j.microrel.2020.113792 ↗
11. Wang · Materials · 2017 · 10 · 123310.3390/ma10111233 ↗
12. Costa · Phys. Status Solidi a · 2006 · 203 · 172910.1002/pssa.200565219 ↗
13. Liu · Jpn. J. Appl. Phys. · 2006 · 45 · L54910.1143/JJAP.45.L549 ↗
14. Park · Adv. Sci. · 2022 · 910.1002/advs.202200323 ↗
15. Zhao · Prog. Quantum Electron. · 2015 · 44 · 1410.1016/j.pquantelec.2015.11.001 ↗
16. Tan · 2015 · 44110.1007/978-94-017-9392-6_24 ↗
17. Vignesh · J. Inf. Disp. · 2024 · 25 · 1310.1080/15980316.2023.2282937 ↗
18. Hersee · J. Mater. Res. · 2011 · 26 · 229310.1557/jmr.2011.112 ↗
19. Ra · Nano Lett. · 2016 · 16 · 460810.1021/acs.nanolett.6b01929 ↗
20. Nguyen · Nanotechnology · 2011 · 2210.1088/0957-4484/22/44/445202 ↗
21. Nguyen · IEEE Photonics Technol. Lett. · 2012 · 24 · 32110.1109/LPT.2011.2178091 ↗
22. Zhao · Nano Lett. · 2016 · 16 · 461610.1021/acs.nanolett.6b01945 ↗
23. Wu · Nanomaterials · 2020 · 10 · 248210.3390/nano10122482 ↗
24. Ingan/gan nanowire leds and lasers10.1109/NUSOD.2016.7547051 ↗
25. Zhao · Nanoscale · 2015 · 7 · 1665810.1039/C5NR03448E ↗
26. Min · Adv. Mater. · 2024 · 3610.1002/adma.202405558 ↗
27. Wang · Phys. Status Solidi a · 2014 · 211 · 74810.1002/pssa.201300491 ↗
28. Bi · Chin. Phys. B · 2023 · 3210.1088/1674-1056/aca9c2 ↗
29. Choi · J. Cryst. Growth · 2012 · 357 · 5810.1016/j.jcrysgro.2012.07.025 ↗
30. Li · Opt. Express · 2011 · 19 · 2552810.1364/OE.19.025528 ↗
31. Riechert · MRS Proc. · 1996 · 449 · 14910.1557/PROC-449-149 ↗
32. Moustakas · J. Cryst. Growth · 2001 · 227–28 · 1310.1016/S0022-0248(01)00625-X ↗
33. Matsuoka · Superlattices Microstruct. · 2005 · 37 · 1910.1016/j.spmi.2004.06.003 ↗
34. Hahn · J. Vac. Sci. Technol. A · 2012 · 3010.1116/1.4738848 ↗
35. Pearton · MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. · 2000 · 5 · e1110.1557/S1092578300000119 ↗
36. Shah · AIP Conf. Proc. · 2013 · 1512 · 49410.1063/1.4791127 ↗
37. Hartensveld · J. Appl. Phys. · 2019 · 12610.1063/1.5123171 ↗
38. Bae · Opt. Express · 2013 · 21 · 1685410.1364/OE.21.016854 ↗
39. Bayramlı · Phys. Scr. · 2025 · 10010.1088/1402-4896/adb5d0 ↗
40. Lai · J. Phys. D: Appl. Phys. · 2022 · 5510.1088/1361-6463/ac7b51 ↗
41. Wolter · J. Appl. Phys. · 2024 · 13610.1063/5.0243841 ↗
42. Li · J. Phys. D: Appl. Phys. · 2024 · 5710.1088/1361-6463/ad55f9 ↗
43. Woo · Nano Lett. · 2015 · 15 · 641310.1021/acs.nanolett.5b01628 ↗
44. Fernández-Garrido · J. Appl. Phys. · 2009 · 10610.1063/1.3267151 ↗
45. Bertness · Adv. Funct. Mater. · 2010 · 20 · 291110.1002/adfm.201000381 ↗
46. Pan · Cryst. Growth Des. · 2023 · 23 · 613010.1021/acs.cgd.3c00622 ↗
47. Bertness · J. Electron. Mater. · 2006 · 35 · 57610.1007/s11664-006-0102-4 ↗
48. Brandt · Cryst. Growth Des. · 2014 · 14 · 224610.1021/cg401838q ↗
49. Ishizawa · Appl. Phys. Express · 2008 · 110.1143/APEX.1.015006 ↗
50. Wagner · Appl. Phys. Lett. · 1964 · 4 · 8910.1063/1.1753975 ↗
51. Ahl · Phys. Status Solidi c · 2011 · 8 · 231510.1002/pssc.201000992 ↗
52. Park · J. Cryst. Growth · 2011 · 319 · 3110.1016/j.jcrysgro.2011.01.070 ↗
53. Maliakkal · Nano Lett. · 2016 · 16 · 763210.1021/acs.nanolett.6b03604 ↗
54. Yoo · Appl. Phys. Lett. · 2006 · 8910.1063/1.2243710 ↗
55. Hersee · Nano Lett. · 2006 · 6 · 180810.1021/nl060553t ↗
56. Chen · Nat. Commun. · 2014 · 5 · 413410.1038/ncomms5134 ↗
57. Daudin · Physica E · 2004 · 21 · 54010.1016/j.physe.2003.11.075 ↗
58. Consonni · Appl. Phys. Lett. · 2011 · 9910.1063/1.3610964 ↗
59. Consonni · Phys. Rev. B · 2011 · 8310.1103/PhysRevB.83.035310 ↗
60. Sobanska · Nanotechnology · 2016 · 2710.1088/0957-4484/27/32/325601 ↗
61. Sobanska · Cryst. Growth Des. · 2016 · 16 · 720510.1021/acs.cgd.6b01396 ↗
62. Ristić · J. Cryst. Growth · 2008 · 310 · 403510.1016/j.jcrysgro.2008.05.057 ↗
63. Zettler · Nanotechnology · 2015 · 2610.1088/0957-4484/26/44/445604 ↗
64. Consonni · Phys. Rev. B · 2010 · 8110.1103/PhysRevB.81.085310 ↗
65. Dubrovskii · Phys. Rev. B · 2012 · 8510.1103/PhysRevB.85.165317 ↗
66. Calleja · Phys. Status Solidi b · 2007 · 244 · 281610.1002/pssb.200675628 ↗
67. Sekiguchi · Appl. Phys. Express · 2008 · 110.1143/APEX.1.124002 ↗
68. Urban · New J. Phys. · 2013 · 1510.1088/1367-2630/15/5/053045 ↗
69. Chapter seven - selective area growth of ingan/gan nanocolumnar heterostructures by plasma-assisted molecular beam epitaxy10.1016/bs.semsem.2016.08.003 ↗
70. Koester · Nanotechnology · 2009 · 2110.1088/0957-4484/21/1/015602 ↗
71. Chen · Appl. Phys. Lett. · 2011 · 9910.1063/1.3671365 ↗
72. Coulon · Phys. Status Solidi b · 2015 · 252 · 109610.1002/pssb.201451589 ↗
73. Chatterjee · Mater. Sci. Semicond. Process. · 2024 · 18010.1016/j.mssp.2024.108561 ↗
74. Bhunia · Cryst. Growth Des. · 2020 · 20 · 486710.1021/acs.cgd.0c00316 ↗
75. Albert · Appl. Phys. Lett. · 2011 · 9910.1063/1.3644986 ↗
76. Vajpeyi · Nanotechnology · 2009 · 2010.1088/0957-4484/20/32/325605 ↗
77. Guo · Nano Lett. · 2010 · 10 · 335510.1021/nl101027x ↗
78. Deng · Cryst. Growth Des. · 2024 · 24 · 765310.1021/acs.cgd.4c00921 ↗
79. Turski · J. Cryst. Growth · 2013 · 367 · 11510.1016/j.jcrysgro.2012.12.026 ↗
80. Albert · Cryst. Growth Des. · 2015 · 15 · 266110.1021/cg501798j ↗
81. Knelangen · Nanotechnology · 2010 · 2110.1088/0957-4484/21/24/245705 ↗
82. Vajpeyi · Microelectron. Eng. · 2009 · 86 · 81210.1016/j.mee.2009.01.078 ↗
83. Ra · CrystEngComm · 2012 · 14 · 820810.1039/C2CE26281A ↗
84. Songmuang · Nanotechnology · 2010 · 2110.1088/0957-4484/21/29/295605 ↗
85. A monolithic electrically-injected nanowire array edge-emitting laser on (001) silicon10.1117/12.2078262 ↗
86. Songmuang · Appl. Phys. Lett. · 2007 · 9110.1063/1.2817941 ↗
87. Nag · Nanotechnology · 2020 · 3110.1088/1361-6528/abaadd ↗
88. Liu · Nanoscale · 2017 · 9 · 521210.1039/C7NR00032D ↗
89. Tessarek · J. Phys. D: Appl. Phys. · 2014 · 4710.1088/0022-3727/47/39/394008 ↗
90. Bhunia · Appl. Phys. Lett. · 2024 · 12510.1063/5.0213596 ↗
91. Aseev · Appl. Phys. Lett. · 2016 · 10810.1063/1.4954742 ↗
92. Zhao · Nano Lett. · 2016 · 16 · 105610.1021/acs.nanolett.5b04190 ↗
93. Calabrese · Nanotechnology · 2017 · 2810.1088/1361-6528/aa84a1 ↗
94. Jeong · Sci. Adv. · 2020 · 6 · eaaz518010.1126/sciadv.aaz5180 ↗
95. Liudi Mulyo · ACS Appl. Nano Mater. · 2021 · 4 · 965310.1021/acsanm.1c02050 ↗
96. Nami · Sci. Rep. · 2018 · 8 · 50110.1038/s41598-017-18833-6 ↗
97. Ra · Nano Lett. · 2014 · 14 · 153710.1021/nl404794v ↗
98. Bui · Micromachines · 2019 · 10 · 49210.3390/mi10080492 ↗
99. Philip · J. Sci. Adv. Mater. Devices · 2017 · 2 · 15010.1016/j.jsamd.2017.05.009 ↗
100. Kikuchi · Jpn. J. Appl. Phys. · 2004 · 43 · L152410.1143/JJAP.43.L1524 ↗