We report on the development of nanowire-based field-effect transistors operating as high sensitivity terahertz (THz) detectors. By feeding the 1.5 THz radiation field of a quantum cascade laser (QCL) at the gate-source electrodes with a wide band dipole antenna, we record a photovoltage signal corresponding to responsivity values >10 V/W, with impressive noise equivalent power levels <6 × 10−11 W/√Hz at room temperature and a wide modulation bandwidth. The potential scalability to even higher frequencies and the technological feasibility of realizing multi-pixel arrays coupled with QCL sources make the proposed technology highly competitive for a future generation of THz detection systems.
REFERENCES
1.
M.
Tonouchi
, Nat. Photonics
1
, 97
(2007
).2.
H. W.
Hubers
, S. G.
Pavlov
, H.
Richter
, A. D.
Semenov
, L.
Mahler
, A.
Tredicucci
, H. E.
Beere
, D. A.
Ritchie
, Appl. Phys. Lett.
86
, 244104
(2005
).3.
P.
Shumyatsky
and R. R.
Alfano
, J. Biomed. Opt.
16
, 033001
(2011
).4.
R.
Köhler
, A.
Tredicucci
, F.
Beltram
, H. E.
Beere
, E. H.
Linfield
, A. G.
Davies
, D. A.
Ritchie
, R. C.
Iotti
, and F.
Rossi
, Nature
417
, 156
(2002
).5.
B. S.
Williams
, Nat. Photonics
1
, 517
(2007
).6.
M. S.
Vitiello
, G.
Scamarcio
, J.
Faist
, G.
Scalari
, C.
Walther
, H. E.
Beere
, and D. A.
Ritchie
, Appl. Phys. Lett.
94
, 021115
(2009
).7.
L.
Mahler
and A.
Tredicucci
, Laser Photonics Rev.
5
, 647
(2011
).8.
G.
Scalari
, C.
Walther
, M.
Fischer
, R.
Terazzi
, H. E.
Beere
, D.
Ritchie
, and J.
Faist
, Laser Photonics Rev.
3
, 45
(2009
).9.
M. S.
Vitiello
and A.
Tredicucci
, IEEE Trans. terahertz Sci. Technol.
1
, 76
(2011
).10.
M. S.
Vitiello
, L.
Consolino
, S.
Bartalini
, A.
Taschin
, A.
Tredicucci
, M.
Inguscio
, and P. D.
Natale
, “Quantum-limited frequency fluctuations in a Terahertz laser,” Nature Photonics (in press).11.
S.
Cibella
, M.
Ortolani
, R.
Leoni
, G.
Torrioli
, L.
Mahler
, J. H.
Xu
, A.
Tredicucci
, H. E.
Beere
, and D. A.
Ritchie
, Appl. Phys. Lett.
95
, 213501
(2009
).12.
B. N.
Behnken
, G.
Karunasiri
, D. R.
Chamberlin
, P. R.
Robrish
, and J.
Faist
, Opt. Lett.
33
, 440
(2008
).13.
A. W. M.
Lee
, Q.
Qin
, S.
Kumar
, B. S.
Williams
, Q.
Hu
, Appl. Phys. Lett.
89
, 141125
(2006
).14.
A. M.
Hashim
, S.
Kasai
, and H.
Hasegawa
, Superlattice Microstruct.
44
, 754
(2008
).15.
W.
Knap
, F.
Teppe
, Y.
Meziani
, N.
Dyakonova
, J.
Lusakowski
, F.
Boeuf
, T.
Skotnicki
, D.
Maude
, S.
Rumyantsev
, and M. S.
Shur
, Appl. Phys. Lett.
85
, 675
(2002
).16.
Y. M.
Meziani
, J.
Lusakowski
, N.
Dyakonova
, W.
Knap
, D.
Seliuta
, E.
Sirmulis
, J.
Deverson
, G.
Valusis
, F.
Boeuf
, and T.
Skotnicki
, IEICE Trans. Electron.
E89-C
, 993
(2006
).17.
F.
Schuster
, D.
Coquillat
, H.
Videlier
, M.
Sakowicz
, F.
Teppe
, L.
Dussopt
, B.
Giffard
, T.
Skotnicki
, and W.
Knap
, Opt. Express
19
, 7827
(2011
).18.
S.
Boppel
, A.
Lisauskas
, V.
Krozer
, H. G.
Roskos
, Electron. Lett.
47
, 661
(2011
).19.
M. S.
Vitiello
, D.
Coquillat
, L.
Viti
, D.
Ercolani
, F.
Teppe
, A.
Pitanti
, F.
Beltram
, L.
Sorba
, W.
Knap
, and A.
Tredicucci
, Nano Lett.
12
, 96
(2012
).20.
L.
Viti
, M. S.
Vitiello
, D.
Ercolani
, L.
Sorba
, and A.
Tredicucci
, Nanoscale Res. Lett.
7
, 159
(2012
).21.
D.
Ercolani
, F.
Rossi
, A.
Li
, S.
Roddaro
, V.
Grillo
, G.
Salviati
, F.
Beltram
, and L.
Sorba
, Nanotechnology
20
, 505605
(2009
).22.
C.
Walther
, M.
Fischer
, G.
Scalari
, R.
Terazzi
, N.
Hoyler
, and J.
Faist
, Appl. Phys. Lett.
91
, 131122
(2007
).23.
24.
F.
Sizov
and A.
Rogalski
, Prog. Quantum Electron.
34
, 278
(2010
).© 2012 American Institute of Physics.
2012
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.