We demonstrate intersubband polaritons in the short-infrared wavelength range (λ < 3 μm) relying on the GaN/AlN semiconductor system. The demonstration is given for an intersubband transition centered at λ = 3.07 μm (E = 403 meV). The polaritonic dispersion is measured at room temperature: a Rabi energy of 53 meV (i.e., a minimum splitting of 106 meV), which represents 13.1% of the bare transition, is demonstrated. A metal-insulator-metal resonator architecture is employed, which proves to be efficient even at these short wavelengths.
References
1.
D.
Dini
, R.
Köhler
, A.
Tredicucci
, G.
Biasiol
, and L.
Sorba
, Phys. Rev. Lett.
90
, 116401
(2003
).2.
L.
Sapienza
, A.
Vasanelli
, R.
Colombelli
, C.
Ciuti
, Y.
Chassagneux
, C.
Manquest
, U.
Gennser
, and C.
Sirtori
, Phys. Rev. Lett.
100
, 136806
(2008
).3.
L.
Sapienza
, A.
Vasanelli
, C.
Ciuti
, C.
Manquest
, C.
Sirtori
, R.
Colombelli
, and U.
Gennser
, Appl. Phys. Lett.
90
, 201101
(2007
).4.
M.
Geiser
, G.
Scalari
, F.
Castellano
, M.
Beck
, and J.
Faist
, Appl. Phys. Lett.
101
, 141118
(2012
).5.
G.
Günter
, A. A.
Anappara
, J.
Hees
, A.
Sell
, G.
Biasiol
, L.
Sorba
, S.
De Liberato
, C.
Ciuti
, A.
Tredicucci
, A.
Leitenstorfer
, and R.
Huber
, Nature
458
, 178
(2009
).6.
J.
Lee
, S.
Jung
, P.-Y.
Chen
, F.
Lu
, F.
Demmerle
, G.
Boehm
, M.-C.
Amann
, A.
Alù
, and M. A.
Belkin
, Adv. Opt. Mater.
2
, 1057
(2014
).7.
S.
Zanotto
, F. P.
Mezzapesa
, F.
Bianco
, G.
Biasiol
, L.
Baldacci
, M. S.
Vitiello
, L.
Sorba
, R.
Colombelli
, and A.
Tredicucci
, Nat. Phys.
10
, 830
(2014
).8.
Y.
Todorov
, A. M.
Andrews
, I.
Sagnes
, R.
Colombelli
, P.
Klang
, G.
Strasser
, and C.
Sirtori
, Phys. Rev. Lett.
102
, 186402
(2009
).9.
C.
Ciuti
and I.
Carusotto
, Phys. Rev. A
74
, 33811
(2006
).10.
G.
Scalari
, C.
Maissen
, D.
Turčinková
, D.
Hagenmüller
, S.
De Liberato
, C.
Ciuti
, C.
Reichl
, D.
Schuh
, W.
Wegscheider
, M.
Beck
, and J.
Faist
, Science
335
, 1323
(2012
).11.
D.
Dietze
, A. M.
Andrews
, P.
Klang
, G.
Strasser
, K.
Unterrainer
, and J.
Darmo
, Appl. Phys. Lett.
103
, 201106
(2013
).12.
E.
Dupont
, J. A.
Gupta
, and H. C.
Liu
, Phys. Rev. B
75
, 205325
(2007
).13.
A.
Delteil
, A.
Vasanelli
, Y.
Todorov
, C.
Feuillet Palma
, M.
Renaudat St-Jean
, G.
Beaudoin
, I.
Sagnes
, and C.
Sirtori
, Phys. Rev. Lett.
109
, 246808
(2012
).14.
C.
Ciuti
, G.
Bastard
, and I.
Carusotto
, Phys. Rev. B
72
, 115303
(2005
).15.
A.
Benz
, S.
Campione
, M. W.
Moseley
, J. J.
Wierer
, A. A.
Allerman
, J. R.
Wendt
, and I.
Brener
, ACS Photonics
1
, 906
(2014
).16.
J.-M.
Manceau
, S.
Zanotto
, T.
Ongarello
, L.
Sorba
, A.
Tredicucci
, G.
Biasiol
, and R.
Colombelli
, Appl. Phys. Lett.
105
, 81105
(2014
).17.
H.
Machhadani
, P.
Kandaswamy
, S.
Sakr
, A.
Vardi
, A.
Wirtmüller
, L.
Nevou
, F.
Guillot
, G.
Pozzovivo
, M.
Tchernycheva
, A.
Lupu
, L.
Vivien
, P.
Crozat
, E.
Warde
, C.
Bougerol
, S.
Schacham
, G.
Strasser
, G.
Bahir
, E.
Monroy
, and F. H.
Julien
, New J. Phys.
11
, 125023
(2009
).18.
19.
T.
Ando
, A. B.
Fowler
, and F.
Stern
, Rev. Mod. Phys.
54
, 437
(1982
).20.
G.
Xu
, R.
Colombelli
, S. P.
Khanna
, A.
Belarouci
, X.
Letartre
, L.
Li
, E. H.
Linfield
, A. G.
Davies
, H. E.
Beere
, and D. A.
Ritchie
, Nat. Commun.
3
, 952
(2012
).21.
E. R.
Weber
, R. K.
Willardson
, H. C.
Liu
, and F.
Capasso
, Intersubband Transitions in Quantum Wells: Physics and Device Applications: Physics and Device Applications
(Academic Press
, 1999
).22.
J. M.
Manceau
, S.
Zanotto
, I.
Sagnes
, G.
Beaudoin
, and R.
Colombelli
, Appl. Phys. Lett.
103
, 091110
(2013
).23.
M.
Załużny
and C.
Nalewajko
, Phys. Rev. B
59
, 13043
(1999
).24.
R.
Colombelli
and J.-M.
Manceau
, Phys. Rev. X
5
, 011031
(2015
).25.
S.
Christopoulos
, G. B. H.
von Högersthal
, A. J. D.
Grundy
, P. G.
Lagoudakis
, A. V.
Kavokin
, J. J.
Baumberg
, G.
Christmann
, R.
Butté
, E.
Feltin
, J.-F.
Carlin
, and N.
Grandjean
, Phys. Rev. Lett.
98
, 126405
(2007
).26.
D.
Bajoni
, J. Phys. D: Appl. Phys.
45
, 313001
(2012
).27.
J. B.
Khurgin
and H. C.
Liu
, Phys. Rev. B
74
, 35317
(2006
).28.
F. J.
Murphy
, A. O.
Bak
, M.
Matthews
, E.
Dupont
, H.
Amrania
, and C. C.
Phillips
, Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater. Phys.
89
, 205319
(2014
).© 2017 Author(s).
2017
Author(s)
You do not currently have access to this content.