We report the characteristics of a simple complementary metal-oxide-semiconductor compatible terahertz detector device with low response time (nanoseconds) determined using a short-pulse, high intensity free-electron laser. The noise equivalent power was 1 × 10−11 W Hz−1/2. The detector has an enhanced response over narrow bands, most notably at 9.5 THz, with a continuum response at higher frequencies. Using such a device, the dynamics of donors in silicon can be explored, a system which has great potential for quantum information processing.

1.
F.
Sizov
and
A.
Rogalski
,
Prog. Quantum Electron.
34
,
278
347
(
2010
).
2.
F. A.
Hegmann
,
J. B.
Williams
,
B.
Cole
,
M. S.
Sherwin
,
J. W.
Beeman
, and
E. E.
Haller
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
262
(
2000
).
3.
S. T.
Liu
and
D.
Long
,
Proc. IEEE
66
,
14
(
1978
).
4.
P. L.
Richards
,
J. Appl. Phys.
76
,
1
(
1994
).
5.
R.
Kesselring
,
A. W.
Kälin
, and
F. K.
Kneubühl
,
Infrared Phys.
33
,
423
436
(
1992
).
6.
J.-M.
Ortega
,
F.
Glotin
,
R.
Praxeres
,
J.-P.
Berthet
, and
A.
Dazzi
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
141117
(
2012
).
7.
L.
Vicarelli
,
M. S.
Vitiello
,
D.
Coquillat
,
A.
Lombardo
,
A. C.
Ferrari
,
W.
Knap
,
M.
Polini
,
V.
Pellegrini
, and
A.
Tredicucci
,
Nat. Mater.
11
,
865
871
(
2012
).
8.
L.
Prechtel
,
L.
Song
,
D.
Schuh
,
P.
Ajayan
,
W.
Wegsscheider
, and
A. W.
Holleitner
,
Nat. Commun.
3
,
646
(
2012
).
9.
M.
Mittendorff
,
S.
Winnerl
,
J.
Kamann
,
J.
Eroms
,
D.
Weiss
,
H.
Schneider
, and
M.
Helm
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
021113
(
2013
).
10.
H.
Sigg
,
M. H.
Kwakernaak
,
B.
Margotte
,
D.
Erni
,
P.
van Son
, and
K.
Köhler
,
Appl. Phys. Lett.
67
,
2827
(
1995
).
11.
F. J.
Low
,
J. Opt. Soc. Am.
51
,
1300
1304
(
1961
).
12.
J.
Zmuidzinas
and
P. L.
Richards
,
Proc. IEEE
92
,
1597
1616
(
2004
).
13.
L.
Romeo
,
D.
Coquillat
,
M.
Pea
,
D.
Ercolani
,
F.
Beltram
,
L.
Sorba
,
W.
Knap
,
A.
Tredicucci
, and
M. S.
Vitiello
,
Nanotechnology
24
,
214005
(
2013
).
14.
T.
Watanabe
,
Solid State Electron.
78
,
109
114
(
2012
).
15.
S.
Preu
,
M.
Mittendorf
,
S.
Winnerl
,
H.
Lu
,
A. C.
Gossard
, and
H. B.
Weber
,
Opt. Express
21
,
17941
17950
(
2013
).
16.
R.
Tauk
,
F.
Teppe
,
S.
Boubanga
,
D.
Coquillat
,
W.
Knap
,
Y. M.
Meziani
,
C.
Gallon
,
F.
Boeuf
,
T.
Skotnicki
,
C.
Fenouillet-Beranger
 et al,
Appl. Phys. Lett.
89
,
253511
(
2006
).
17.
A.
Lisauskas
,
D.
Glaab
,
H. G.
Roskos
,
E.
Oejefors
, and
U. R.
Pfeiffer
,
Proc. SPIE
7215
,
72150
J (
2009
).
18.
F.
Schuster
,
D.
Coquillat
,
H.
Videlier
,
M.
Sakowicz
,
F.
Teppe
,
L.
Dussopt
,
B.
Giffard
, and
T.
Skotnicki
,
Opt. Express
19
,
7827
7832
(
2011
).
19.
N.
Sclar
,
Prog. Quantum Electron.
9
,
149
257
(
1984
).
20.
B. E.
Kane
,
Nature
393
,
133
137
(
1998
).
21.
A. M.
Stoneham
,
A. J.
Fisher
, and
P. T.
Greenland
,
J. Phys. Condens. Matter
15
,
L447
L451
(
2003
).
22.
P. T.
Greenland
,
S. A.
Lynch
,
A. F. G.
van der Meer
,
B. N.
Murdin
,
C. R.
Pidgeon
,
B.
Redlich
,
N. Q.
Vinh
, and
G.
Aeppli
,
Nature
465
,
1057
1061
(
2010
).
23.
Sh. M.
Kogan
and
T. M.
Lifshits
,
Phys. Status Solidi A
39
,
11
(
1977
).
24.
R. J.
Nicholas
,
K.
von Klitzing
, and
R. A.
Stradling
,
Solid State Commun.
20
,
77
80
(
1976
).
25.
B. N.
Murdin
,
J.
Li
,
M. L. Y.
Pang
,
E. T.
Bowyer
,
K. L.
Litvinenko
,
S. K.
Clowes
,
H.
Engelkamp
,
C. R.
Pidgeon
,
I.
Galbraith
,
N. V.
Abrosimov
 et al,
Nat. Commun.
4
,
1469
(
2013
).
26.
G. A.
Thomas
,
M.
Capizzi
,
F.
DeRosa
,
R. N.
Bhatt
, and
T. M.
Rice
,
Phys. Rev. B
23
,
5472
(
1981
).
27.
J. M.
Ortega
,
F.
Glotin
, and
R.
Prazeres
,
Infrared Phys. Technol.
49
,
133
138
(
2006
).
28.
N. Q.
Vinh
,
P. T.
Greenland
,
K.
Litvinenko
,
B.
Redlich
,
A. F. G.
van der Meer
,
S. A.
Lynch
,
M.
Warner
,
A. M.
Stoneham
,
G.
Aeppli
,
D. J.
Paul
 et al,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
105
,
10649
10653
(
2008
).
29.
R. A.
Brown
and
S.
Rodriguez
,
Phys. Rev.
153
,
890
900
(
1967
).
30.
V. V.
Tsyplenkov
and
E. V.
Demidov
,
Semiconductors
42
,
1016
1022
(
2008
).
31.
F. J.
Morin
and
J. P.
Maita
,
Phys. Rev.
96
,
28
(
1954
).
32.
P.
Norton
,
T.
Braggins
, and
H.
Levinstein
,
Phys. Rev. B
8
,
5632
(
1973
).
33.
J.
Maysonnave
,
K.
Maussang
,
J. R.
Freeman
,
N.
Jukam
,
J.
Madéo
,
P.
Cavalié
,
R.
Rungsawang
,
S. P.
Khanna
,
E. H.
Linfield
,
A. G.
Davies
 et al,
Opt. Express
20
,
20855
20862
(
2012
).
You do not currently have access to this content.