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.

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.
C. A.
Balanis
,
Antenna Theory
(
Wiley, Hoboken
,
New Jersey
,
2005
).
24.
F.
Sizov
and
A.
Rogalski
,
Prog. Quantum Electron.
34
,
278
(
2010
).
You do not currently have access to this content.