We have demonstrated experimentally and theoretically that losses in Tamm plasmon structures can be reduced by using a subwavelength structuration of the metal layer. The structures consist of a GaAs/Al0.95Ga0.05As Bragg reflector covered with a sub-wavelength silver grating. An active quantum dot layer is inserted to perform photoluminescence experiments. Experimental results show that the quality factor of the Tamm plasmon mode with grating increases substantially, with respect to the same structure without a grating. Moreover, a fine-tuning of the Tamm spectral position is obtained by changing the grating parameters. Finite element method simulations are in good agreement with the experimental values. Our results will promote the realization of lasing with the TP based devices at room temperature.
References
1.
K. J.
Vahala
, Nature
424
, 839
(2003
).2.
M.
Kaliteevski
, I.
Iorsh
, S.
Brand
, R. A.
Abram
, J. M.
Chamberlain
, A. V.
Kavokin
, and I. A.
Shelykh
, Phys. Rev. B
76
, 165415
(2007
).3.
T.
Goto
, A. V.
Dorofeenko
, A. M.
Merzlikin
, A. V.
Baryshev
, A. P.
Vinogradov
, M.
Inoue
, A. A.
Lisyansky
, and A. B.
Granovsky
, Phys. Rev. Lett.
101
, 113902
(2008
).4.
M. E.
Sasin
, R. P.
Seisyan
, M. A.
Kalitteevski
, S.
Brand
, R. A.
Abram
, J. M.
Chamberlain
, A. Y.
Egorov
, A. P.
Vasil'ev
, V. S.
Mikhrin
, and A. V.
Kavokin
, Appl. Phys. Lett.
92
(25
), 251112
(2008
).5.
M.
Salewski
, S. V.
Poltavtsev
, Y. V.
Kapitonov
, J.
Vondran
, D. R.
Yakovlev
, C.
Schneider
, M.
Kamp
, S.
Höfling
, R.
Oulton
, I. A.
Akimov
, A. V.
Kavokin
, and M.
Bayer
, Phys. Rev. B
95
, 035312
(2017
).6.
C.
Symonds
, A.
Lemaître
, E.
Homeyer
, J. C.
Plenet
, and J.
Bellessa
, Appl. Phys. Lett.
95
, 151114
(2009
).7.
N.
Lundt
, S.
Klembt
, E.
Cherotchenko
, S.
Betzold
, O.
Iff
, A. V.
Nalitov
, M.
Klaas
, C. P.
Dietrich
, A. V.
Kavokin
, S.
Höfling
, and C.
Schneider
, Nat. Commun.
7
, 13328
(2016
).8.
R.
Brückner
, A. A.
Zakhidov
, R.
Scholz
, M.
Sudzius
, S. I.
Hintschich
, H.
Frob
, V. G.
Lyssenko
, and K.
Leo
, Nat. Photonics
6
(5
), 322
(2012
).9.
G.
Lheureux
, S.
Azzini
, C.
Symonds
, P.
Senellart
, A.
Lemaître
, C.
Sauvan
, J.-P.
Hugonin
, J.-J.
Greffet
, and J.
Bellessa
, ACS Photonics
2
, 842
(2015
).10.
A. R.
Gubaydullin
, C.
Symonds
, J.
Bellessa
, K. A.
Ivanov
, E. D.
Kolykhalova
, M. E.
Sasin
, A.
Lemaître
, P.
Senellart
, G.
Pozina
, and M. A.
Kaliteevski
, Sci. Rep.
7
, 9014
(2017
).11.
J. B.
Khurgin
, Nat. Nanotechnol.
10
(1
), 2
–6
(2015
).12.
A. D.
Rakić
, A. B.
Djurišic
, J. M.
Elazar
, and M. L.
Majewski
, Appl. Opt.
37
, 5271
–5283
(1998
).13.
T. W.
Ebbesen
, H. J.
Lezec
, H. F.
Ghaemi
, T.
Thio
, and P. A.
Wolff
, Nature
391
(6668
), 667
(1998
).14.
F.
Medina
, J. A.
Ruiz-Cruz
, F.
Mesa
, J. M.
Rebollar
, J. R.
Montejo-Garai
, and R.
Marques
, Appl. Phys. Lett.
95
, 071102
(2009
).15.
F. J.
García-de-Abajo
, Rev. Mod. Phys.
79
, 1267
(2007
).16.
O.
Gazzano
, S. M.
de Vasconcellos
, K.
Gauthron
, C.
Symonds
, J.
Bloch
, P.
Voisin
, J.
Bellessa
, A.
Lemaître
, and P.
Senellart
, Phys. Rev. Lett.
107
, 247402
(2011
).17.
C.
Symonds
, G.
Lheureux
, J. P.
Hugonin
, J. J.
Greffet
, J.
Laverdant
, G.
Brucoli
, A.
Lemaître
, P.
Senellart
, and J.
Bellessa
, Nano Lett.
13
(7
), 3179
–3184
(2013
).18.
H.
Kikuta
, Y.
Ohira
, H.
Kubo
, and K.
Iwata
, J. Opt. Soc. Am. A
15
, 1577
–1585
(1998
).19.
X.
Xu
, H.
Subbaraman
, J.
Covey
, D.
Kwong
, A.
Hosseini
, and R. T.
Chen
, Appl. Phys. Lett.
101
, 031109
(2012
).20.
S.
Brand
, R. A.
Abram
, and M. A.
Kaliteevski
, Phys. Rev. B
75
, 035102
(2007
).21.
Z.
Wang
, X.
Xu
, D.
Fan
, Y.
Wang
, H.
Subbaraman
, and R. T.
Chen
, Sci. Rep.
6
, 24106
(2016
).22.
C.
Jarlova
, A.
Lyasota
, L.
Ferrier
, P.
Gallo
, B.
Dwir
, A.
Rudra
, and E.
Kapon
, Appl. Phys. Lett.
107
, 191101
(2015
).23.
A. D.
Rakić
and M. L.
Majewski
, J. Appl. Phys.
80
, 5909
–5914
(1996
).24.
T.
Skauli
, P. S.
Kuo
, K. L.
Vodopyanov
, T. J.
Pinguet
, O.
Levi
, L. A.
Eyres
, J. S.
Harris
, M. M.
Fejer
, B.
Gerard
, L.
Becouarn
, and E.
Lallier
, J. Appl. Phys.
94
, 6447
–6455
(2003
).25.
P. B.
Johnson
and R. W.
Christy
, Phys. Rev. B
6
, 4370
(1972
).26.
D. E.
Aspnes
, E.
Kinsbron
, and D. D.
Bacon
, Phys. Rev. B
21
, 3290
(1980
).27.
J. A.
McKay
and J. A.
Rayne
, Phys. Rev. B
13
, 673
(1976
).28.
J.-S. G.
Bouillard
, W.
Dickson
, D.
O'Connor
, G.
Wurtz
, and A.
Zayats
, Nano Lett.
12
, 1561
(2012
).© 2017 Author(s).
2017
Author(s)
You do not currently have access to this content.
