We demonstrate excitation of surface phonon polaritons on patterned gallium phosphide surfaces. Control over the light-polariton coupling frequencies is demonstrated by changing the pattern periodicity and used to experimentally determine the gallium phosphide surface phonon polariton dispersion curve. Selective emission via out-coupling of thermally excited surface phonon polaritons is experimentally demonstrated. Samples are characterized experimentally by Fourier transform infrared reflection and emission spectroscopy, and modeled using finite element techniques and rigorous coupled wave analysis. The use of phonon resonances for control of emissivity and excitation of bound surface waves offers a potential tool for the exploration of long-wavelength Reststrahlen band frequencies.

1.
M. R.
Leahy-Hoppa
,
M. J.
Fitch
, and
R.
Osiander
,
Anal. Bioanal. Chem.
395
,
247
(
2009
).
2.
J.
Son
,
J. Appl. Phys.
105
,
102033
(
2009
).
3.
T. R.
Globus
,
D. L.
Woolard
,
A. C.
Samuels
,
B. L.
Gelmont
,
J.
Hesler
,
T. W.
Crowe
, and
M.
Bykhovskaia
,
J. Appl. Phys.
91
,
6105
(
2002
).
4.
R.
Colombelli
,
F.
Capasso
,
C.
Gmachl
,
A. L.
Hutchinson
,
D. L.
Sivco
,
A.
Tredicucci
,
M. C.
Wanke
,
A. M.
Sergent
, and
A. Y.
Cho
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
2620
(
2001
).
5.
E. S.
Koteles
and
W. R.
Datars
,
Can. J. Phys.
54
,
1676
(
1976
).
6.
M.
Kreiter
,
J.
Oster
,
R.
Sambles
,
S.
Herminghaus
,
S.
Mittler-Neher
, and
W.
Knoll
,
Opt. Commun.
168
,
117
(
1999
).
7.
M. U.
Pralle
,
N.
Moelders
,
M. P.
McNeal
,
I.
Puscasu
,
A. C.
Greenwald
,
J. T.
Daly
,
E. A.
Johnson
,
T.
George
,
D. S.
Choi
,
I.
El-Kady
, and
R.
Biswas
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
4685
(
2002
).
8.
P.
Ben-Abdallah
and
B.
Ni
,
J. Appl. Phys.
97
,
104910
(
2005
).
9.
B. J.
Lee
and
Z. M.
Zhang
,
J. Appl. Phys.
100
,
063529
(
2006
).
10.
K.
Ikeda
,
H. T.
Miyazaki
,
T.
Kasaya
,
K.
Yamamoto
,
Y.
Inoue
,
K.
Fujimura
,
T.
Kanakugi
,
M.
Okada
,
K.
Hatade
, and
S.
Kitagawa
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
021117
(
2008
).
11.
N. I.
Landy
,
S.
Sajuyigbe
,
J. J.
Mock
,
D. R.
Smith
, and
W. J.
Padilla
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
207402
(
2008
).
12.
N.
Liu
,
M.
Mesch
,
T.
Weiss
,
M.
Hentschel
, and
H.
Giessen
,
Nano Lett.
10
,
2342
(
2010
).
13.
J.
Mason
,
D. C.
Adams
,
Z.
Johnson
,
S.
Smith
,
A. W.
Davis
, and
D.
Wasserman
,
Opt. Express
18
,
25192
(
2010
).
14.
L. G.
Wang
,
G. X.
Li
, and
S. Y.
Zhu
,
Phys. Rev. B
81
,
073105
(
2010
).
15.
S. E.
Han
and
D. J.
Norris
,
Opt. Express
18
,
4829
(
2010
).
16.
J. A.
Mason
,
S.
Smith
, and
D.
Wasserman
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
241105
(
2011
).
17.
X.
Liu
,
T.
Tyler
,
T.
Starr
,
A. F.
Starr
,
N. M.
Jokerst
, and
W. J.
Padilla
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
045901
(
2011
).
18.
W.
Streyer
,
S.
Law
,
G.
Rooney
,
T.
Jacobs
, and
D.
Wasserman
,
Opt. Express
21
,
9113
(
2013
).
19.
M. L.
Hsieh
,
J.
Bur
,
Y. S.
Kim
, and
S. Y.
Lin
,
Opt. Lett.
38
,
911
(
2013
).
20.
T.
Inoue
,
M.
De Zoysa
,
T.
Asano
, and
S.
Noda
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
191110
(
2013
).
21.
S.
Law
,
C.
Roberts
,
T.
Kilpatrick
,
L.
Yu
,
T.
Ribaudo
,
E. A.
Shaner
,
V. A.
Podolskiy
, and
D.
Wasserman
,
Phys. Rev. Lett.
112
,
017401
(
2014
).
22.
J. J.
Greffet
,
R.
Carminati
,
K.
Joulain
,
J. P.
Mulet
,
S. P.
Mainguy
, and
Y.
Chen
,
Nature
416
,
61
(
2002
).
23.
R.
Hillenbrand
,
T.
Taubner
, and
F.
Keilmann
,
Nature
418
,
159
(
2002
).
24.
I.
Balin
,
N.
Dahan
,
V.
Kleiner
, and
E.
Hasman
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
111112
(
2009
).
25.
T.
Taubner
,
D.
Korobkin
,
Y.
Urzhumov
,
G.
Shvets
, and
R.
Hillenbrand
,
Science
313
,
1595
(
2006
).
26.
G. C. R.
Devarapu
and
S.
Foteinopoulou
,
Opt. Express
20
,
13040
(
2012
).
27.
D.
Korobkin
,
Y. A.
Urzhumov
,
B.
Neuner
 III
,
C.
Zorman
,
Z.
Zhang
,
I. D.
Mayergoyz
, and
G.
Shvets
,
Appl. Phys. A
88
,
605
(
2007
).
28.
K.
Joulain
and
A.
Loizeau
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
104
,
208
(
2007
).
29.
F.
Marquier
,
C.
Arnold
,
M.
Laroche
,
J. J.
Greffet
, and
Y.
Chen
,
Opt. Express
16
,
5305
(
2008
).
30.
E. D.
Palik
,
Handbook of Optical Constants of Solids
(
Academic
,
1985
).
31.
S.
Vassant
,
F.
Marquier
,
J. J.
Greffet
,
F.
Pardo
, and
J. L.
Pelouard
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
161101
(
2010
).
32.
S.
Vassant
,
F.
Pardo
,
P.
Bouchon
,
R.
Haidar
,
F.
Marquier
,
J. J.
Greffet
, and
J. L.
Pelouard
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
091103
(
2012
).
33.
S.
Vassant
,
A.
Archambault
,
F.
Marquier
,
F.
Pardo
,
U.
Gennser
,
A.
Cavanna
,
J. L.
Pelouard
, and
J. J.
Greffet
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
237401
(
2012
).
34.
S.
Vassant
,
I.
Moldovan Doyen
,
F.
Marquier
,
F.
Pardo
,
U.
Gennser
,
A.
Cavanna
,
J. L.
Pelouard
, and
J. J.
Greffet
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
081125
(
2013
).
35.
J. I.
Watanabe
,
K.
Uchinokura
, and
T.
Sekine
,
Phys. Rev. B
40
,
5677
(
1989
).
36.
J. I.
Watanabe
,
K.
Uchinokura
, and
T.
Sekine
,
Phys. Rev. B
40
,
7860
(
1989
).
37.
A. S.
Barker
, Jr.
,
Phys. Rev.
165
,
917
(
1968
).
38.
A.
Mooradian
and
G. B.
Wright
,
Solid State Commun.
4
,
431
(
1966
).
39.
F.
Marquier
,
K.
Joulain
,
J. P.
Mulet
,
R.
Carminati
,
J. J.
Greffet
, and
Y.
Chen
,
Phys. Rev. B
69
,
155412
(
2004
).
40.
A. K.
Hafeli
,
E.
Rephaeli
,
S.
Fan
,
D. G.
Cahill
, and
T. E.
Tiwald
,
J. Appl. Phys.
110
,
043517
(
2011
).
You do not currently have access to this content.