This paper reports on the demonstration of quantum cascade detectors (QCDs) based on ZnO/ZnMgO quantum wells (QWs) grown by molecular beam epitaxy on an m-plane ZnO substrate. The TM-polarized intersubband absorption is peaked at a 3 μm wavelength. The sample has been processed in the form of square mesas with sizes ranging from 10 × 10 μm2 up to 100 × 100 μm2. The I-V characteristics reveal that 86% of the 260 devices are operational and that the surface leakage current is negligible at room temperature, which is not the case at 77 K. The photocurrent spectroscopy of 100 × 100 μm2 QCDs reveals a photocurrent resonance at a 2.8 μm wavelength, i.e., slightly blue-shifted with respect to the intersubband absorption peak. The photocurrent persists up to room temperature. The calibrated peak responsivity amounts to 0.15 mA/W under irradiation at Brewster's angle of incidence. This value allows us to estimate the transfer efficiency (1.15%) of the photoexcited electrons into the active QW of the next period.

1.
L.
Gendron
,
M.
Carras
,
A.
Huynh
,
V.
Ortiz
,
C.
Koeniguer
, and
V.
Berger
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
2824
(
2004
).
2.
M.
Graf
,
G.
Scalari
,
D.
Hoffstetter
,
J.
Faist
,
H.
Beere
,
E.
Lindfield
,
D.
Ritchie
, and
G.
Davies
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
475
(
2004
).
3.
F. R.
Giorgetta
,
E.
Baumann
,
D.
Hofstetter
,
C.
Manz
,
Q.
Yang
,
K.
Kohler
, and
M.
Graf
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
111115
(
2007
).
4.
F. R.
Giorgetta
,
E.
Baumann
,
M.
Graf
,
Q. K.
Yang
,
C.
Manz
,
K.
Kohler
,
H. E.
Beere
,
D. A.
Ritchie
,
E.
Linfield
,
A. G.
Davies
,
Y.
Fedoryshyn
,
H.
Jackel
,
M.
Fischer
,
J.
Faist
, and
D.
Hofstetter
,
IEEE J. Quantum Electron.
45
,
1029
1042
(
2009
).
5.
A.
Buffaz
,
M.
Carras
,
L.
Doyennette
,
A.
Nedelcu
,
X.
Marcadet
, and
V.
Berger
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
172101
(
2010
).
6.
A.
Vardi
,
G.
Bahir
,
F.
Guillot
,
C.
Bougerol
,
E.
Monroy
,
S. E.
Schacham
,
M.
Tchernycheva
, and
F. H.
Julien
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
011112
(
2008
).
7.
A.
Vardi
,
N.
Kheirodin
,
L.
Nevou
,
H.
Machhadani
,
L.
Vivien
,
P.
Crozat
,
M.
Tchernycheva
,
R.
Colombelli
,
F. H.
Julien
,
F.
Guillot
,
C.
Bougerol
,
E.
Monroy
,
S.
Schacham
, and
G.
Bahir
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
193509
(
2008
).
8.
S.
Sakr
,
Y.
Katsov
,
S.
Haddadi
,
M.
Tchernycheva
,
L.
Vivien
,
I.
Sarigianni-dou
,
N.
Isac
,
E.
Monroy
, and
F. H.
Julien
,
Electron. Lett.
46
,
1685
(
2010
).
9.
S.
Sakr
,
E.
Giraud
,
A.
Dussaigne
,
M.
Tchernycheva
,
N.
Grandjean
, and
F. H.
Julien
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
181103
(
2012
).
10.
S.
Sakr
,
E.
Giraud
,
M.
Tchernycheva
,
N.
Isac
,
P.
Quach
,
E.
Warde
,
N.
Grandjean
, and
F. H.
Julien
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
251101
(
2012
).
11.
A. P.
Ravikumar
,
J.
De Jesus
,
M. C.
Tamargo
, and
C. F.
Gmachl
,
Appl. Phys. Lett.
107
,
141105
(
2015
).
12.
A.
Vardi
,
S.
Sakr
,
J.
Mangeney
,
K. W.
Kandaswamy
,
E.
Monroy
,
M.
Tchernycheva
,
S. E.
Schacham
,
F. H.
Julien
, and
G.
Bahir
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
202111
(
2011
).
13.
S.
Sakr
,
P.
Crozat
,
D.
Gacemi
,
Y.
Kotsar
,
A.
Pesach
,
P.
Quach
,
N.
Isac
,
M.
Tchernycheva
,
L.
Vivien
,
G.
Bahir
,
E.
Monroy
, and
F. H.
Julien
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
011135
(
2013
).
14.
M.
Belmoubarik
,
K.
Ohtani
, and
H.
Ohno
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
191906
(
2008
).
15.
K.
Zhao
,
G.
Chen
,
B. S.
Li
, and
A.
Shen
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
212104
(
2014
).
16.
N.
Le Biavan
,
M.
Hugues
,
M.
Montes Bajo
,
J.
Tamayo-Arriola
,
A.
Jollivet
,
D.
Lefebvre
,
Y.
Cordier
,
B.
Vinter
,
F.-H.
Julien
,
A.
Hierro
, and
J.-M.
Chauveau
,
Appl. Phys. Lett.
111
,
231903
(
2017
).
17.
A.
Gomez
,
N.
Péré-Laperne
,
L.-A.
de Vaulchier
,
C.
Koeniguer
,
A.
Vasanelli
,
A.
Nedelcu
,
X.
Marcadet
,
Y.
Guldner
, and
V.
Berger
,
Phys. Rev. B
77
,
085307
(
2008
).
18.
E.
Di Russo
,
L.
Mancini
,
F.
Moyon
,
S.
Moldovan
,
J.
Houard
,
F. H.
Julien
,
M.
Tchernycheva
,
J.-M.
Chauveau
,
M.
Hugues
,
G.
Da Costa
,
I.
Blum
,
W.
Lefebvre
,
D.
Blavette
, and
L.
Rigutti
,
Appl. Phys. Lett.
111
,
032108
(
2017
).
19.
M.
Montes Bajo
,
J.
Tamayo-Arriola
,
M.
Hugues
,
J. M.
Ulloa
,
N.
Le Biavan
,
R.
Peretti
,
F. H.
Julien
,
J.
Faist
,
J.-M.
Chauveau
, and
A.
Hierro
,
Phys. Rev. Appl.
10
,
024005
(
2018
).
20.
S.-W.
Na
,
M. H.
Shin
,
Y. M.
Chung
,
J. G.
Han
, and
N.-E.
Lee
,
J. Vac. Sci. Technol., A
23
,
898
(
2005
).
21.
J. L.
Educato
,
J.-P.
Leburton
,
P.
Boucaud
,
P.
Vagos
, and
F. H.
Julien
,
Phys. Rev. B
47
,
12949
12952
(
1993
).
You do not currently have access to this content.