Plasmonic behavior in the far-infrared (IR) and terahertz (THz) ranges can facilitate a lot of applications in communication, imaging or sensing, security, and biomedical domains. However, simple scaling laws cannot be applied to design noble metal-based plasmonic systems operating at far-IR or THz frequencies. To overcome this issue, we numerically and experimentally explore the plasmonic properties in the spectral range between 25 and 40 μm (12 and 7.5 THz) of metal-insulator-metal (MIM) antennas made of InAsSb a highly Si-doped semiconductor. We demonstrate that these MIM antennas sustain a gap plasmon mode that is responsible for high light absorption. By tracking this peculiar plasmonic signature for various antennas' widths, we prove that Si-doped InAsSb microstructures realized on large areas by laser lithography and the wet etching process are a low cost, reproducible, and readily CMOS compatible approach.

1.
J. N.
Farahani
,
H.-J.
Eisler
,
D. W.
Pohl
,
M.
Pavius
,
P.
Fluckiger
,
P.
Gasser
, and
B.
Hecht
,
Nanotechnology
18
,
125506
(
2007
).
2.
L.
Lin
and
Y.
Zheng
,
Sci. Rep.
5
,
14788
(
2015
).
3.
M. F. G.
Klein
,
H.
Jein
,
P.-J.
Jakobs
,
S.
Linden
,
N.
Meinzer
,
M.
Wegener
,
V.
Saile
, and
M.
Kohl
,
Microelectron. Eng.
86
,
1078
(
2009
).
4.
A.
Saeed
,
S.
Panaro
,
R. P.
Zaccaria
,
W.
Raja
,
C.
Liberale
,
M.
Dipalo
,
G. C.
Messina
,
H.
Wang
,
F.
De Angelis
, and
A.
Toma
,
Sci. Rep
5
,
11237
(
2015
).
5.
G. M.
Akselrod
,
C.
Argyropoulos
,
T. B.
Hoang
,
C.
Ciraci
,
C.
Fang
,
J.
Huang
,
D. R.
Smith
, and
M. H.
Mikkelsen
,
Nature Photon.
8
,
835
(
2014
).
6.
J.
Hao
,
L.
Zhou
, and
M.
Qiu
,
Phys. Rev. B
83
,
165107
(
2011
).
7.
Y.
Chu
,
D.
Wang
,
W.
Zhu
, and
K.-B.
Crozier
,
Opt. Exp.
19
(
16
),
14919
(
2011
).
8.
A.
Cattoni
,
P.
Ghenuche
,
A.-M.
Haghiri-Gosnet
,
D.
Decanini
,
J.
Chen
,
J.-L.
Pelouard
, and
S.
Collin
,
Nano Lett.
11
,
3557
(
2011
).
9.
N.
Vandamme
,
H.-L.
Chen
,
A.
Gaucher
,
B.
Behaghel
,
A.
Lemaitre
,
A.
Cattoni
,
C.
Dupuis
,
N.
Bardou
,
J.-F.
Guillemoles
, and
S.
Collin
,
IEEE J. Photovoltaic
5
,
565
(
2015
).
10.
F.
Bigourdan
,
F.
Marquier
,
J.-P.
Hugonin
, and
J.-J.
Greffet
,
Opt. Exp.
22
(
3
),
2337
(
2014
).
11.
H.-H.
Chen
,
H.-H.
Hsiao
,
H.-C.
Chang
,
W.-L.
Huang
, and
S.-C.
Lee
,
Appl. Phys. Lett
104
,
083114
(
2014
).
12.
J.-F.
Federici
,
B.
Schulkin
,
F.
Huang
,
D.
Gary
,
R.
Barat
,
F.
Oliveira
, and
D.
Zimdars
,
Semicond. Sci. Technol.
20
,
S266
S280
(
2005
).
13.
G.
Liang
,
X.
Hu
,
X.
Yu
,
Y.
Shen
,
L.-H.
Li
,
A.
Giles Davies
,
E.-H.
Linfield
,
H.-K.
Liang
,
Y.
Zhang
,
S.-F.
Yu
, and
Q.-J.
Wang
,
ACS Photonic
2
,
1559
(
2015
).
14.
E.
Pickwell
and
V.-P.
Wallace
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
39
,
R301
(
2006
).
15.
S.
Koenig
,
D.
Lopez-Diaz
,
J.
Antes
,
F.
Boes
,
R.
Henneberger
,
A.
Leuther
,
A.
Tessmann
,
R.
Schmogrow
,
D.
Hillerkuss
,
R.
Palmer
,
T.
Zwick
,
C.
Koos
,
W.
Freude
,
O.
Ambacher
,
J.
Leuthold
, and
I.
Kallfass
,
Nat. Photonics
7
,
977
(
2013
).
16.
G.
Isić
and
R.
Gajić
,
J. Appl. Phys.
116
,
233103
(
2014
).
17.
D.
Palaferri
,
Y.
Todorov
,
Y. N.
Chen
,
J.
Madeo
,
A.
Vasanelli
,
L. H.
Li
,
A. G.
Davies
,
E. H.
Linfield
, and
C.
Sirtori
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
161102
(
2015
).
18.
C.
Koechlin
,
P.
Bouchon
,
F.
Pardo
,
J.-L.
Pelouard
, and
R.
Haidar
,
Opt. Express
21
,
7025
(
2013
).
19.
H.
Hang
,
Y.
Li
, and
Y.
Yong-Hong
,
Chin. Phys. Lett.
31
,
018101
(
2014
).
20.
R.
Smaali
,
F.
Omeis
,
A.
Moreau
,
T.
Taliercio
, and
E.
Centeno
,
Sci. Rep.
6
,
32589
(
2016
).
21.
M. G.
Blaber
,
M. D.
Arnold
, and
M. J.
Ford
,
J. Phys. Condens. Matter
21
,
144211
(
2009
).
22.
M. G.
Blaber
,
M. D.
Arnold
,
N.
Harris
,
M. J.
Ford
, and
M. B.
Cortie
,
Physica B
394
,
184
(
2007
).
23.
V.
N'Tsame Guilengui
,
L.
Cerutti
,
J. B.
Rodriguez
,
E.
Tournie
, and
T.
Taliercio
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
161113
(
2012
).
24.
A. J.
Hoffman
,
L.
Alekseyev
,
S. S.
Howard
,
K. J.
Franz
,
D.
Wasserman
,
V. A.
Podolskiy
,
E. E.
Narimanov
,
D. L.
Sivco
, and
C.
Gmachl
,
Nat. Mater.
6
,
946
950
(
2007
).
25.
J. C.
Ginn
,
R. L.
Jarecki
, Jr.
,
E. A.
Shaner
, and
P. S.
Davids
,
J. Appl. Phys.
110
,
043110
(
2011
).
26.
M.
Fehrenbacher
,
S.
Winnerl
,
H.
Schneider
,
J.
Doring
,
S. C.
Kehr
,
L. M.
Eng
,
Y.
Huo
,
O. G.
Schmidt
,
K.
Yao
,
Y.
Liu
, and
M.
Helm
,
Nano Lett.
15
,
1057
(
2015
).
27.
J.
Frigerio
,
A.
Ballabio
,
G.
Isella
,
E.
Sakat
,
G.
Pellegrini
,
P.
Biagioni
,
M.
Bollani
,
E.
Napolitani
,
C.
Manganelli
,
M.
Virgilio
,
A.
Grupp
,
M. P.
Fischer
,
D.
Brida
,
K.
Gallacher
,
D. J.
Paul
,
L.
Baldassarre
,
P.
Calvani
,
V.
Giliberti
,
A.
Nucara
, and
M.
Ortolani
,
Phys. Rev. B
94
,
085202
(
2016
).
28.
S.
Law
,
D. C.
Adams
,
A. M.
Taylor
, and
D.
Wasserman
,
Opt. Express
20
,
12155
(
2012
).
29.
F.
Barho
,
F.
Gonzalez-Posada
,
M.-J.
Milla-Rodrigo
,
M.
Bomers
,
L.
Cerutti
, and
T.
Taliercio
,
Opt. Express
24
(
14
),
16175
(
2016
).
30.
M.-J.
Milla
,
F.
Barho
,
F.
Gonzalez-Posada
,
L.
Cerutti
,
M.
Bomers
,
J.-B.
Rodriguez
,
E.
Tournié
, and
T.
Taliercio
,
Nanotechnology
27
,
425201
(
2016
).
31.
S.
Roux
,
P.
Barritault
,
O.
Lartigue
,
L.
Cerutti
,
E.
Tournie
,
B.
Grard
, and
A.
Grisard
,
Appl. Phys. Lett.
107
,
171901
(
2015
).
32.
T.
Taliercio
,
V.
Ntsame Guilengui
,
L.
Cerutti
,
E.
Tournie
, and
J.-J.
Greffet
,
Opt. Express
22
(
20
),
24294
(
2014
).
33.
S.-I.
Bozhevolnyi
and
T.
Sodergaard
,
Opt. Express
15
(
17
),
10869
(
2007
).
34.
S.
Collin
,
F.
Pardo
, and
J.-L.
Pelouard
,
Opt. Express
15
,
4310
(
2007
).
35.
F.
Pardo
,
P.
Bouchon
,
R.
Haidar
, and
J.-L.
Pelouard
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
093902
(
2011
).
36.
J.
Yang
,
C.
Sauvan
,
A.
Jouanin
,
S.
Collin
,
J.-L.
Pelouard
, and
P.
Lalanne
,
Opt. Express
20
(
15
),
16880
(
2012
).
37.
T.
Weiss
,
G.
Granet
,
N. A.
Gippius
, and
S. G.
Tikhodeev
,
Opt. Express
17
,
8051
(
2009
).
38.
Y.
Yang
,
N.
Kamaraju
,
S.
Campione
,
S.
Liu
,
J. L.
Reno
,
M. B.
Sinclair
,
R. P.
Prasankumar
, and
I.
Brener
,
ACS Photonics
4
,
15
(
2017
).
39.
R.
Smaali
,
T.
Taliercio
, and
E.
Centeno
,
Opt. Lett.
41
,
3900
(
2016
).
40.
T.
Xu
,
Y. K.
Wu
,
X.
Luo
, and
L. J.
Guo
,
Nat. Commun.
1
,
59
(
2010
).
41.
N.
Liu
,
M.
Mesch
,
T.
Weiss
,
M.
Hentschel
, and
H.
Giessen
,
Nano Lett.
10
,
2342
(
2010
).
42.
A.
Moreau
,
C.
Ciraci
,
J. J.
Mock
,
R. T.
Hill
,
Q.
Wang
,
B. J.
Wiley
,
A.
Chilkoti
, and
D. R.
Smith
,
Nature
492
(
7427
),
86
(
2012
).
You do not currently have access to this content.