We experimentally observed a terahertz (THz) radiation of electrically driven 2D electron gas (2DEG) plasmons in AlGaN/AlN/GaN structures at T = 110 K. The grating with a period of 1.0 μm and a filling factor of 0.35 was used to couple electromagnetic radiation out from the plasmonic sample excited in a pulsed regime. The peak power radiated from ungated 2DEG plasmons at a frequency of 5.0 THz under an electric field of 450 V/cm was up to 940 nW. The intensity of the radiation was sufficient to measure spectra with a conventional far-infrared Fourier transform spectrometer. The analysis of the data revealed that the 2DEG plasmon radiation was superimposed with the black-body radiation of the sample and electroluminescence of the impurities. The strategy to reach higher powers of THz emission for practical applications is discussed.

1.
S. J.
Allen
,
D. C.
Tsui
, and
R. A.
Logan
,
Phys. Rev. Lett.
38
,
980
(
1977
).
2.
J.
Wu
,
A. S.
Mayorov
,
C. D.
Wood
,
D.
Mistry
,
L.
Li
,
W.
Muchenje
,
M. C.
Rosamond
,
L.
Chen
,
E. H.
Linfield
,
A. G.
Davies
, and
J. E.
Cunningham
,
Sci. Rep.
5
,
15420
(
2015
).
3.
D.
Olego
,
A.
Pinczuk
,
A. C.
Gossard
, and
W.
Wiegmann
,
Phys. Rev. B
25
,
7867
(
1982
).
4.
A. V.
Muravjov
,
D. B.
Veksler
,
V. V.
Popov
,
O. V.
Polischuk
,
N.
Pala
,
X.
Hu
,
R.
Gaska
,
H.
Saxena
,
R. E.
Peale
, and
M. S.
Shur
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
42105
(
2010
).
5.
M.
Dyakonov
and
M.
Shur
,
Phys. Rev. Lett.
71
,
2465
(
1993
).
6.
S. A.
Mikhailov
,
Phys. Rev. B
58
,
1517
(
1998
).
7.
V. V.
Popov
,
O. V.
Polischuk
, and
M. S.
Shur
,
J. Appl. Phys.
98
,
33510
(
2005
).
8.
Y.
Huang
,
H.
Qin
,
B.
Zhang
,
J.
Wu
,
G.
Zhou
, and
B.
Jin
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
253106
(
2013
).
9.
S.
Boubanga-Tombet
,
F.
Teppe
,
J.
Torres
,
A.
El Moutaouakil
,
D.
Coquillat
,
N.
Dyakonova
,
C.
Consejo
,
P.
Arcade
,
P.
Nouvel
,
H.
Marinchio
,
T.
Laurent
,
C.
Palermo
,
A.
Penarier
,
T.
Otsuji
,
L.
Varani
, and
W.
Knap
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
262108
(
2010
).
10.
G. C.
Dyer
,
G. R.
Aizin
,
S.
Preu
,
N. Q.
Vinh
,
S. J.
Allen
,
J. L.
Reno
, and
E. A.
Shaner
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
126803
(
2012
).
11.
K.
Hirakawa
,
K.
Yamanaka
,
M.
Grayson
, and
D. C.
Tsui
,
Appl. Phys. Lett.
67
,
2326
(
1995
).
12.
G. C.
Dyer
,
G. R.
Aizin
,
S. J.
Allen
,
A. D.
Grine
,
D.
Bethke
,
J. L.
Reno
, and
E. A.
Shaner
,
Nat. Photonics
7
,
925
(
2013
).
13.
M. S.
Shur
and
V.
Ryzhii
,
Int. J. High Speed Electron. Syst.
13
,
575
(
2003
).
14.
M. I.
Dyakonov
and
M. S.
Shur
,
IEEE Trans. Electron Devices
43
,
1640
(
1996
).
15.
D.
Tsui
,
E.
Gornik
, and
R. A.
Logan
,
Solid State Commun.
35
,
875
(
1980
).
16.
A.
El Fatimy
,
N.
Dyakonova
,
Y.
Meziani
,
T.
Otsuji
,
W.
Knap
,
S.
Vandenbrouk
,
K.
Madjour
,
D.
Théron
,
C.
Gaquiere
,
M. A.
Poisson
,
S.
Delage
,
P.
Prystawko
, and
C.
Skierbiszewski
,
J. Appl. Phys.
107
,
24504
(
2010
).
17.
T.
Onishi
,
T.
Tanigawa
, and
S.
Takigawa
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
92117
(
2010
).
18.
W.
Knap
,
S.
Nadar
,
H.
Videlier
,
S.
Boubanga-Tombet
,
D.
Coquillat
,
N.
Dyakonova
,
F.
Teppe
,
K.
Karpierz
,
J.
Łusakowski
,
M.
Sakowicz
,
I.
Kasalynas
,
D.
Seliuta
,
G.
Valusis
,
T.
Otsuji
,
Y.
Meziani
,
A.
El Fatimy
,
S.
Vandenbrouk
,
K.
Madjour
,
D.
Théron
, and
C.
Gaquière
,
J. Infrared, Millimeter, Terahertz Waves
32
,
618
(
2011
).
19.
V.
Jakštas
,
I.
Kašalynas
,
I.
Šimkienė
,
V.
Strazdienė
,
P.
Prystawko
, and
M.
Leszczynski
,
Lith. J. Phys.
54
,
227
(
2014
).
20.
I.
Kašalynas
,
R.
Venckevičius
,
J.
Laužadis
,
V.
Jakštas
,
E.
Širmulis
,
K.
Požela
, and
G.
Valušis
,
J. Phys. Conf. Ser.
647
,
12005
(
2015
).
21.
K.
Požela
,
E.
Širmulis
,
I.
Kašalynas
,
A.
Šilėnas
,
J.
Požela
, and
V.
Jucienė
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
91601
(
2014
).
22.
V. V
Popov
,
J. Infrared, Millimeter, Terahertz Waves
32
,
1178
(
2011
).
23.
P.
Kruszewski
,
P.
Prystawko
,
I.
Kasalynas
,
A.
Nowakowska-Siwinska
,
M.
Krysko
,
J.
Plesiewicz
,
J.
Smalc-Koziorowska
,
R.
Dwilinski
,
M.
Zajac
,
R.
Kucharski
, and
M.
Leszczynski
,
Semicond. Sci. Technol.
29
,
75004
(
2014
).
24.
V. A.
Shalygin
,
L. E.
Vorobjev
,
D. A.
Firsov
,
A. N.
Sofronov
,
G. A.
Melentyev
,
W. V.
Lundin
,
A. E.
Nikolaev
,
A. V.
Sakharov
, and
A. F.
Tsatsulnikov
,
J. Appl. Phys.
109
,
73108
(
2011
).
25.
V. A.
Shalygin
,
L. E.
Vorobjev
,
D. A.
Firsov
,
V. Y.
Panevin
,
A. N.
Sofronov
,
G. A.
Melentyev
,
A. V.
Antonov
,
V. I.
Gavrilenko
,
A. V.
Andrianov
,
A. O.
Zakharyin
,
S.
Suihkonen
,
P. T.
Törma
,
M.
Ali
, and
H.
Lipsanen
,
J. Appl. Phys.
106
,
123523
(
2009
).
26.
W. J.
Moore
,
J. A.
Freitas
,
G. C. B.
Braga
,
R. J.
Molnar
,
S. K.
Lee
,
K. Y.
Lee
, and
I. J.
Song
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
2570
(
2001
).
27.
H.
Wang
and
A.-B.
Chen
,
J. Appl. Phys.
87
,
7859
(
2000
).
You do not currently have access to this content.