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.
References
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
).© 2017 Author(s).
2017
Author(s)
You do not currently have access to this content.