We have studied the microwave response of a high-mobility two-dimensional electron system (2DES) contacted by two side electrodes. Using kinetic inductance of the 2DES and inter-electrode capacitance, we have constructed a subwavelength 2D plasmonic resonator. We have shown that the resonant frequency of this circuit can be controlled by 2D electron density, external magnetic field, or size of the electrodes. This opens up possibilities for using arrays of plasmonic circuits as tunable components in different frequency ranges.
References
1.
D. R.
Smith
, W. J.
Padilla
, D. C.
Vier
, S. C.
Nemat-Nasser
, and S.
Schultz
, Phys. Rev. Lett.
84
, 4184
(2000
).2.
J. B.
Pendry
, Phys. Rev. Lett.
85
, 3966
(2000
).3.
N.
Engheta
, Science
317
, 1698
(2007
).4.
H.-T.
Chen
, W. J.
Padilla
, J. M. O.
Zide
, A. C.
Gossard
, A. J.
Taylor
, and R. D.
Averitt
, Nature
444
, 597
(2006
).5.
Y.
Sun
, B.
Edwards
, A.
Alu
, and N.
Engheta
, Nat. Mater.
11
, 208
(2012
).6.
H.
Caglayan
, S.-H.
Hong
, B.
Edwards
, C. R.
Kagan
, and N.
Engheta
, Phys. Rev. Lett.
111
, 073904
(2013
).7.
Y.
Zhang
, Y.-J.
Feng
, B.
Zhu
, J. M.
Zhao
, and T.
Jiang
, Opt. Express
22
, 22743
(2014
).8.
P. J.
Burke
, I. B.
Spielman
, J. P.
Eisenstein
, L. N.
Pfeiffer
, and K. W.
West
, Appl. Phys. Lett.
76
, 745
(2000
).9.
G. R.
Aizin
and G. C.
Dyer
, Phys. Rev. B
86
, 235316
(2012
).10.
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
).11.
C. C.
Grimes
and G.
Adams
, Phys. Rev. Lett.
36
, 145
(1976
).12.
S. J.
Allen
, Jr., D. C.
Tsui
, and R. A.
Logan
, Phys. Rev. Lett.
38
, 980
(1977
).13.
T. N.
Theis
, J. P.
Kotthaus
, and P. J.
Stiles
, Solid State Commun.
24
, 273
(1977
).14.
V. M.
Muravev
, P. A.
Gusikhin
, I. V.
Andreev
, and I. V.
Kukushkin
, Phys. Rev. Lett.
114
, 106805
(2015
).15.
P. A.
Gusikhin
, V. M.
Muravev
, and I. V.
Kukushkin
, JETP Lett.
100
, 648
(2015
).16.
V. M.
Muravev
, P. A.
Gusikhin
, A. M.
Zarezin
, A. A.
Zabolotnykh
, V. A.
Volkov
, and I. V.
Kukushkin
, Phys. Rev. B
102
, 081301(R)
(2020
).17.
D. C.
Tsui
, E.
Gornik
, and R. A.
Logan
, Solid State Commun.
35
, 875
(1980
).18.
M.
Dyakonov
and M.
Shur
, Phys. Rev. Lett.
71
, 2465
(1993
).19.
S. A.
Mikhailov
, Phys. Rev. B
58
, 1517
(1998
).20.
X. G.
Peralta
, S. J.
Allen
, M. C.
Wanke
, N. E.
Harff
, J. A.
Simmons
, M. P.
Lilly
, J. L.
Reno
, P. J.
Burke
, and J. P.
Eisenstein
, Appl. Phys. Lett.
81
, 1627
(2002
).21.
W.
Knap
, Y.
Deng
, S.
Rumyantsev
, and M. S.
Shur
, Appl. Phys. Lett.
81
, 4637
(2002
).22.
W.
Knap
, J.
Łusakowski
, T.
Parenty
, S.
Bollaert
, A.
Cappy
, V. V.
Popov
, and M. S.
Shur
, Appl. Phys. Lett.
84
, 2331
(2004
).23.
E. A.
Shaner
, M.
Lee
, M. C.
Wanke
, A. D.
Grine
, J. L.
Reno
, and S. J.
Allen
, Appl. Phys. Lett.
87
, 193507
(2005
).24.
T.
Otsuji
, Y. M.
Meziani
, T.
Nishimura
, T.
Suemitsu
, W.
Knap
, E.
Sano
, T.
Asano
, and V. V.
Popov
, J. Phys.: Condens. Matter
20
, 384206
(2008
).25.
W. F.
Andress
, H.
Yoon
, K. Y. M.
Yeung
, L.
Qin
, K. W.
West
, L. N.
Pfeiffer
, and D.
Ham
, Nano Lett.
12
, 2272
(2012
).26.
H.
Yoon
, K. Y. M.
Yeung
, V.
Umansky
, and D.
Ham
, Nature
488
, 65
(2012
).27.
T.
Laurent
, Y.
Todorov
, A.
Vasanelli
, A.
Delteil
, and C.
Sirtori
, Phys. Rev. Lett.
115
, 187402
(2015
).28.
Q.
Mu
, F.
Fan
, S.
Chen
, S.
Xu
, C.
Xiong
, X.
Zhang
, X.
Wang
, and S.
Chang
, Photonics Res.
7
, 325
(2019
).29.
T.
Li
, F.
Fan
, Y.
Ji
, Z.
Tan
, Q.
Mu
, and S.
Chang
, Opt. Lett.
45
, 1
(2020
).30.
Z.-Y.
Tan
, F.
Fan
, and S. J.
Chang
, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
26
(6
), 1
(2020
).31.
B. M.
Ashkinadze
, E.
Linder
, and V.
Umansky
, Phys. Rev. B
62
, 10310
(2000
).32.
V. M.
Muravev
, I. V.
Andreev
, S. I.
Gubarev
, V. N.
Belyanin
, and I. V.
Kukushkin
, Phys. Rev. B
93
, 041110(R)
(2016
).33.
34.
I. V.
Kukushkin
, J. H.
Smet
, S. A.
Mikhailov
, D. V.
Kulakovskii
, K.
von Klitzing
, and W.
Wegscheider
, Phys. Rev. Lett.
90
, 156801
(2003
).35.
F.
Stern
, Phys. Rev. Lett.
18
, 546
(1967
).36.
I. V.
Kukushkin
, K.
von Klitzing
, K.
Ploog
, V. E.
Kirpichev
, and B. N.
Shepel
, Phys. Rev. B
40
, 4179
(1989
).37.
L.
Ju
, B.
Geng
, J.
Horng
, C.
Girit
, M.
Martin
, Z.
Hao
, H. A.
Bechtel
, X.
Liang
, A.
Zettl
, Y. R.
Shen
, and F.
Wang
, Nat. Nanotechnol.
6
, 630
(2011
).38.
G. X.
Ni
, A. S.
McLeod
, Z.
Sun
, L.
Wang
, L.
Xiong
, K. W.
Post
, S. S.
Sunku
, B. Y.
Jiang
, J.
Hone
, C. R.
Dean
, M. M.
Fogler
, and D. N.
Basov
, Nature
557
, 530
(2018
).© 2020 Author(s).
2020
Author(s)
You do not currently have access to this content.
