Cavity - Polariton dispersion and polarization splitting in single and coupled semiconductor microcavities

Physics of the Solid State

Volumn 41, Issue 8, 1999, Pages 1223-1238

  Panzarini, G ^a   Andreani, L C ^a   Armitage, A ^b   Baxter, D ^b   Skolnick, M S ^b   Astratov, V N ^b   Roberts, J S ^b   Kavokin, A V ^c   Vladimirova, M R ^c   Kaliteevski, M A ^d  

^a UNIVERSITY OF PAVIA   (Italy)

^b UNIVERSITY OF SHEFFIELD   (United Kingdom)

^c UNIVERSITÉ CLERMONT AUVERGNE   (France)

^d IOFFE INSTITUTE   (Russian Federation)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 0033244016     PISSN: 10637834     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1134/1.1130973     Document Type: Review

References (93)

1. J. J. Hopfield, Phys. Rev. 112, 1555 (1958); V. M. Agranovich, J. Exp. Theor. Phys. 37, 430 (1959); [Sov. Phys. JETP 37, 307 (1960)].
2. J. J. Hopfield, Phys. Rev. 112, 1555 (1958); V. M. Agranovich, J. Exp. Theor. Phys. 37, 430 (1959); [Sov. Phys. JETP 37, 307 (1960)].
3. J. J. Hopfield, Phys. Rev. 112, 1555 (1958); V. M. Agranovich, J. Exp. Theor. Phys. 37, 430 (1959); [Sov. Phys. JETP 37, 307 (1960)].
4. C. Weisbuch, M. Nishioka, A. Ishikawa, and Y. Arakawa, Phys. Rev. Lett. 69, 3314 (1992).
5. R. Houdré, C. Weisbuch, R. P. Stanley, U. Oesterle, P. Pellandini, and M. Ilegems, Phys. Rev. Lett. 73, 2043 (1994).
6. R. Houdré, R. P. Stanley, U. Oesterle, M. Ilegems, and C. Weisbuch, Phys. Rev. B 49, 16761 (1994); T. R. Nelson, Jr., J. P. Prineas, G. Khitrova, H. M. Gibbs, J. D. Berger, E. K. Lindmark, J.-H. Shin, H.-E. Shin, Y.-H. Lee, P. Tayebati, and L. Javniskis, Appl. Phys. Lett. 69, 3031 (1996); L. A. Graham, Q. Deng, D. G. Deppe, and D. L. Huffaker, Appl. Phys. Lett. 70, 814 (1997).
7. R. Houdré, R. P. Stanley, U. Oesterle, M. Ilegems, and C. Weisbuch, Phys. Rev. B 49, 16761 (1994); T. R. Nelson, Jr., J. P. Prineas, G. Khitrova, H. M. Gibbs, J. D. Berger, E. K. Lindmark, J.-H. Shin, H.-E. Shin, Y.-H. Lee, P. Tayebati, and L. Javniskis, Appl. Phys. Lett. 69, 3031 (1996); L. A. Graham, Q. Deng, D. G. Deppe, and D. L. Huffaker, Appl. Phys. Lett. 70, 814 (1997).
8. R. Houdré, R. P. Stanley, U. Oesterle, M. Ilegems, and C. Weisbuch, Phys. Rev. B 49, 16761 (1994); T. R. Nelson, Jr., J. P. Prineas, G. Khitrova, H. M. Gibbs, J. D. Berger, E. K. Lindmark, J.-H. Shin, H.-E. Shin, Y.-H. Lee, P. Tayebati, and L. Javniskis, Appl. Phys. Lett. 69, 3031 (1996); L. A. Graham, Q. Deng, D. G. Deppe, and D. L. Huffaker, Appl. Phys. Lett. 70, 814 (1997).
9. T. B. Norris, J. K. Rhee, C. Y. Sung, Y. Arakawa, M. Nishioka, and C. Weisbuch, Phys. Rev. B 50, 14 663 (1994); H. Wang, J. Shah, T. C. Damen, W. Y. Jan, J. E. Cunningham, M. Hong, and J. P. Mannaerts, Phys. Rev. B 51, 14713 (1995); G. Bongiovanni, A. Mura, F. Quochi, S. Gürtler, G. L. Staehli, F. Tassone, R.P. Stanley, U. Oesterle, and R. Houdré, Phys. Rev. B 5, 7084 (1997).
10. T. B. Norris, J. K. Rhee, C. Y. Sung, Y. Arakawa, M. Nishioka, and C. Weisbuch, Phys. Rev. B 50, 14 663 (1994); H. Wang, J. Shah, T. C. Damen, W. Y. Jan, J. E. Cunningham, M. Hong, and J. P. Mannaerts, Phys. Rev. B 51, 14713 (1995); G. Bongiovanni, A. Mura, F. Quochi, S. Gürtler, G. L. Staehli, F. Tassone, R.P. Stanley, U. Oesterle, and R. Houdré, Phys. Rev. B 5, 7084 (1997).
11. T. B. Norris, J. K. Rhee, C. Y. Sung, Y. Arakawa, M. Nishioka, and C. Weisbuch, Phys. Rev. B 50, 14 663 (1994); H. Wang, J. Shah, T. C. Damen, W. Y. Jan, J. E. Cunningham, M. Hong, and J. P. Mannaerts, Phys. Rev. B 51, 14713 (1995); G. Bongiovanni, A. Mura, F. Quochi, S. Gürtler, G. L. Staehli, F. Tassone, R.P. Stanley, U. Oesterle, and R. Houdré, Phys. Rev. B 5, 7084 (1997).
12. T. A. Fisher, A. M. Afshar, D. M. Whittaker, M. S. Skolnick, J. S. Roberts, G. Hill, and A. Pate, Phys. Rev. B 51, 2600 (1995).
13. J. Tignon, P. Voisin, C. Delalande, M. Voos, R. Houdré, U. Oesterle, and R. P. Stanley, Phys. Rev. Lett. 74, 3967 (1995); J. Tignon, R. Ferreira, J. Wainstain, C. Delalande, P. Voisin, M. Voos, R. Houdré, U. Oesterle, and R. P. Stanley, Phys. Rev. B 56, 4068 (1997).
14. J. Tignon, P. Voisin, C. Delalande, M. Voos, R. Houdré, U. Oesterle, and R. P. Stanley, Phys. Rev. Lett. 74, 3967 (1995); J. Tignon, R. Ferreira, J. Wainstain, C. Delalande, P. Voisin, M. Voos, R. Houdré, U. Oesterle, and R. P. Stanley, Phys. Rev. B 56, 4068 (1997).
15. T. A. Fisher, A. M. Afshar, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, and J. S. Roberts, Phys. Rev. B 53, R10469 (1996).
16. J. D. Berger, O. Lyngnes, H. M. Gibbs, G. Khitrova, T. R. Nelson, E. K. Lindmark, A. V. Kavokin, M. A. Kaliteevski, and V. V. Zapasskii, Phys. Rev. B 54, 1975 (1996).
17. A. Armitage, T. A. Fisher, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, P. Kinsler, and J. S. Roberts, Phys. Rev. B 55, 16395 (1997).
18. J.-K. Rhee, D. S. Citrin, T. B. Norris, Y. Arakawa, and M. Nishioka, Solid State Commun. 97, 941 (1996); R. Houdré, J. L. Gibernon, P. Pellandini, R. P. Stanley, U. Oesterle, C. Weisbuch, J. O'Gorman, B. Roycroft, and M. Ilegems, Phys. Rev. B 52, 7810 (1995); F. Jahnke, M. Kira, S. W. Koch, G. Khitrova, E. K. Lindmark, T. R. Nelson, Jr., D. V. Wick, J. D. Berger, O. Lyngnes, H. M. Gibbs, and K. Tai, Phys. Rev. Lett. 77, 5257 (1996); O. Lyngnes, J. D. Berger, J. P. Prineas, S. Park, G. Khitrova, H. M. Gibbs, F. Jahnke, M. Kira, and S. W. Koch, Solid State Commun. 104, 297 (1997).
19. J.-K. Rhee, D. S. Citrin, T. B. Norris, Y. Arakawa, and M. Nishioka, Solid State Commun. 97, 941 (1996); R. Houdré, J. L. Gibernon, P. Pellandini, R. P. Stanley, U. Oesterle, C. Weisbuch, J. O'Gorman, B. Roycroft, and M. Ilegems, Phys. Rev. B 52, 7810 (1995); F. Jahnke, M. Kira, S. W. Koch, G. Khitrova, E. K. Lindmark, T. R. Nelson, Jr., D. V. Wick, J. D. Berger, O. Lyngnes, H. M. Gibbs, and K. Tai, Phys. Rev. Lett. 77, 5257 (1996); O. Lyngnes, J. D. Berger, J. P. Prineas, S. Park, G. Khitrova, H. M. Gibbs, F. Jahnke, M. Kira, and S. W. Koch, Solid State Commun. 104, 297 (1997).
20. J.-K. Rhee, D. S. Citrin, T. B. Norris, Y. Arakawa, and M. Nishioka, Solid State Commun. 97, 941 (1996); R. Houdré, J. L. Gibernon, P. Pellandini, R. P. Stanley, U. Oesterle, C. Weisbuch, J. O'Gorman, B. Roycroft, and M. Ilegems, Phys. Rev. B 52, 7810 (1995); F. Jahnke, M. Kira, S. W. Koch, G. Khitrova, E. K. Lindmark, T. R. Nelson, Jr., D. V. Wick, J. D. Berger, O. Lyngnes, H. M. Gibbs, and K. Tai, Phys. Rev. Lett. 77, 5257 (1996); O. Lyngnes, J. D. Berger, J. P. Prineas, S. Park, G. Khitrova, H. M. Gibbs, F. Jahnke, M. Kira, and S. W. Koch, Solid State Commun. 104, 297 (1997).
21. J.-K. Rhee, D. S. Citrin, T. B. Norris, Y. Arakawa, and M. Nishioka, Solid State Commun. 97, 941 (1996); R. Houdré, J. L. Gibernon, P. Pellandini, R. P. Stanley, U. Oesterle, C. Weisbuch, J. O'Gorman, B. Roycroft, and M. Ilegems, Phys. Rev. B 52, 7810 (1995); F. Jahnke, M. Kira, S. W. Koch, G. Khitrova, E. K. Lindmark, T. R. Nelson, Jr., D. V. Wick, J. D. Berger, O. Lyngnes, H. M. Gibbs, and K. Tai, Phys. Rev. Lett. 77, 5257 (1996); O. Lyngnes, J. D. Berger, J. P. Prineas, S. Park, G. Khitrova, H. M. Gibbs, F. Jahnke, M. Kira, and S. W. Koch, Solid State Commun. 104, 297 (1997).
22. R. P. Stanley, R. Houdré, C. Weisbuch, U. Oesterle, and M. Ilegems, Phys. Rev. B 53, 10 995 (1996); R. P. Stanley, S. Pau, U. Oesterle, R. Houdré, and M. Ilegems, Phys. Rev. B 55, 4867 (1997).
23. R. P. Stanley, R. Houdré, C. Weisbuch, U. Oesterle, and M. Ilegems, Phys. Rev. B 53, 10 995 (1996); R. P. Stanley, S. Pau, U. Oesterle, R. Houdré, and M. Ilegems, Phys. Rev. B 55, 4867 (1997).
24. V. Savona and C. Weisbuch, Phys. Rev. B 54, 10835 (1996).
25. F. Tassone, C. Piermarocchi, V. Savona, A. Quattropani, and P. Schwendimann, Phys. Rev. B 53, R7642 (1996).
26. S. Pau, G. Björk, J. Jacobson, H. Cao, and Y. Yamamoto, Phys. Rev. B 51, 7090 (1995); S. Pau, G. Björk, H. Cao, F. Tassone, R. Huang, Y. Yamamoto, and R. P. Stanley, Phys. Rev. B 55, 1942 (1997).
27. S. Pau, G. Björk, J. Jacobson, H. Cao, and Y. Yamamoto, Phys. Rev. B 51, 7090 (1995); S. Pau, G. Björk, H. Cao, F. Tassone, R. Huang, Y. Yamamoto, and R. P. Stanley, Phys. Rev. B 55, 1942 (1997).
28. D. M. Whittaker, P. Kinsler, T. A. Fisher, M. S. Skolnick, A. Armitage, A. M. Afshar, M. D. Sturge, and J. S. Roberts, Phys. Rev. Lett. 77, 4792 (1996); P. Kinsler, and D.M. Whittaker, Phys. Rev. B 54, 4988 (1996).
29. D. M. Whittaker, P. Kinsler, T. A. Fisher, M. S. Skolnick, A. Armitage, A. M. Afshar, M. D. Sturge, and J. S. Roberts, Phys. Rev. Lett. 77, 4792 (1996); P. Kinsler, and D.M. Whittaker, Phys. Rev. B 54, 4988 (1996).
30. V. Savona, C. Piermarocchi, A. Quattropani, F. Tassone, and P. Schwendimann, Phys. Rev. Lett. 78, 4470 (1997).
31. A. V. Kavokin, Phys. Rev. B 57, 3757 (1998).
32. D. M. Whittaker, Phys. Rev. Lett. 80, 4791 (1998).
33. C. Ell, J. Prineas, T. R. Nelson, Jr., S. Park, H. M. Gibbs, G. Khitrova, S. W. Koch, and R. Houdré, Phys. Rev. Lett. 80, 4795 (1998).
34. J. J. Baumberg, A. Armitage, M. S. Skolnick, and J. S. Roberts, Phys. Rev. Lett. 81, 661 (1998).
35. G. R. Hayes, S. Haacke, M. Kauer, R. P. Stanley, R. Houdré, U. Oesterle, and B. Deveaud, Phys. Rev. B 58, 10 175 (1998).
36. F. Quochi, G. Bongiovanni, A. Mura, J. L. Staehli, B. Deveaud, R. P. Stanley, U. Oesterle, and R. Houdré, Phys. Rev. Lett. 80, 4733 (1998).
37. P. Kelkar, V. Kozlov, H. Leon, A. Nurmikko, C. Chu, D. Grillo, J. Han, C. Hua, and R. Gunshor, Phys. Rev. B 52, 5491 (1995).
38. L. S. Dang, D. Heger, R. André, F. Boeuf, and A. Romestain, Phys. Rev. Lett. 81, 3920 (1998).
39. T. Ishihara, T. Kuitani, Y. Sato, T. Fujita, M. Yamanishi, in Physics of Semiconductors, edited by M. Scheffler and R. Zimmermann (World Scientific, Singapore, 1996), p. 3087; T. Fujita, Y. Sato, T. Kuitani, and T. Ishihara, Phys. Rev. B 57, 12428 (1998).
40. T. Ishihara, T. Kuitani, Y. Sato, T. Fujita, M. Yamanishi, in Physics of Semiconductors, edited by M. Scheffler and R. Zimmermann (World Scientific, Singapore, 1996), p. 3087; T. Fujita, Y. Sato, T. Kuitani, and T. Ishihara, Phys. Rev. B 57, 12428 (1998).
41. D. G. Lidzey, D. D. C. Bradley, M. S. Skolnick, T. Virgili, S. W̃alker, D. M. Whittaker, Nature (London) 395, 53 (1998).
42. V. Savona, C. Piermarocchi, A. Quattropani, P. Schwendimann, and F. Tassone, in New Aspects in Optical Properties of Nanostructures, Special issue of Phase Transitions, Vol. 68 (Gordon and Breach, 1999).
43. G. Khitrova, H.M. Gibbs, F. Jahnke, M. Kira, and S.W. Koch (to be published).
44. M. S. Skolnick, T. A. Fisher, and D. M. Whittaker, Semicond. Sci. Technol. 13, 645 (1998).
45. R. P. Stanley, R. Houdré, U. Oesterle, M. Ilegems, and C. Weisbuch, Appl. Phys. Lett. 65, 2093 (1994).
46. P. Pellandini, R. P. Stanley, R. Houdré, U. Oesterle, M. Ilegems, and C. Weisbuch, Appl. Phys. Lett. 71, 864 (1997).
47. A. Armitage, M. S. Skolnick, V. N. Astratov, D. M. Whittaker, G. Panzarini, L. C. Andreani, T. A. Fisher, J. S. Roberts, A. V. Kavokin, M. A. Kaliteevski, and M. R. Vladimirova, Phys. Rev. B 57, 14877 (1998); G. Panzarini, L. C. Andreani, A. Armitage, D. Baxter, M. S. Skolnick, V. N. Astratov, J. S. Roberts, A. V. Kavokin, M. R. Vladimirova, and M. A. Kaliteevski, Phys. Rev. B 59 (1999) (to be published).
48. A. Armitage, M. S. Skolnick, V. N. Astratov, D. M. Whittaker, G. Panzarini, L. C. Andreani, T. A. Fisher, J. S. Roberts, A. V. Kavokin, M. A. Kaliteevski, and M. R. Vladimirova, Phys. Rev. B 57, 14877 (1998); G. Panzarini, L. C. Andreani, A. Armitage, D. Baxter, M. S. Skolnick, V. N. Astratov, J. S. Roberts, A. V. Kavokin, M. R. Vladimirova, and M. A. Kaliteevski, Phys. Rev. B 59 (1999) (to be published).
49. D. S. Citrin, Phys. Rev. B 49, 1943 (1994); L. C. Andreani, Phys. Rev. B 188, 29 (1995).
50. D. S. Citrin, Phys. Rev. B 49, 1943 (1994); L. C. Andreani, Phys. Rev. B 188, 29 (1995).
51. G. Panzarini, and L. C. Andreani, Phys. Rev. B 52, 10780 (1995).
52. L. Pavesi, G. Panzarini, and L. C. Andreani, Phys. Rev. B 58, 15 798 (1998).
53. D. I. Babic, and S. W. Corzine, IEEE J. Quantum Electron. 28, 514 (1992).
54. V. Savona, L. C. Andreani, P. Schwendimann, and A. Quattropani, Solid State Commun. 93, 733 (1995).
55. A. V. Kavokin, and M. A. Kaliteevski, Solid State Commun. 95, 859 (1995).
56. E. L. Ivchenko, M. A. Kaliteevski, A. V. Kavokin, and A. I. Nesvizhskii, J. Opt. Soc. Am. B 13, 1061 (1996).
57. D. Baxter, M. S. Skolnick, A. Armitage, V. N. Astratov, D. M. Whittaker, T. A. Fisher, J. S. Roberts, D. J. Mowbray, and M. A. Kaliteevski, Phys. Rev. B 56, R10032 (1997).
58. For a review see, e.g., L. C. Andreani, in Confined Excitons and Photons: New Physics and Devices, edited by E. Burstein and C. Weisbuch (Plenum, New York, 1995), p. 57.
59. E. L. Ivchenko, S. Jorda, and A. I. Nesvizhskii, Fiz. Tekh. Poluprovodn. 27, 977 (1993) [Sov. Phys. Semicond. 27, 530 (1993)].
60. E. L. Ivchenko, S. Jorda, and A. I. Nesvizhskii, Fiz. Tekh. Poluprovodn. 27, 977 (1993) [Sov. Phys. Semicond. 27, 530 (1993)].
61. D. S. Citrin. Phys. Rev. B 50, 5497 (1994).
62. L. C. Andreani, Phys. Lett. A 192, 99 (1994).
63. F. Tassone, F. Bassani, and L. C. Andreani, Nuovo Cimento D 12, 1673 (1990); F. Tassone, L. C. Andreani, and F. Bassani, Phys. Rev. B 45, 6023 (1992).
64. F. Tassone, F. Bassani, and L. C. Andreani, Nuovo Cimento D 12, 1673 (1990); F. Tassone, L. C. Andreani, and F. Bassani, Phys. Rev. B 45, 6023 (1992).
65. L. C. Andreani, F. Tassone, and F. Bassani, Solid State Commun. 77, 641 (1991).
66. E. L. Ivchenko, Fiz. Tverd. Tela (Leningrad) 33, 2388 (1991) [Sov. Phys. Solid State 33, 1344 (1991)].
67. E. L. Ivchenko, Fiz. Tverd. Tela (Leningrad) 33, 2388 (1991) [Sov. Phys. Solid State 33, 1344 (1991)].
68. D. S. Citrin, Phys. Rev. B 47, 3832 (1993).
69. M. Born and E. Wolf, Principles of Optics, 4th ed. (Pergamon, N. Y., 1970).
70. H. A. McLeod, Thin-Film Optical Filters, 2nd ed. (Hilger, 1986).
71. A. Yariv and P. Yeh, Optical Waves in Crystals (Wiley, New York, 1984).
72. C. R. Pidgeon and S. D. Smith, J. Opt. Soc. Am. 54, 1459 (1964).
73. S. Jorda, Phys. Rev. B 51, 10 185 (1995).
74. -1/2.
75. H. Yokoyama, Y. Nambu, and T. Kawakami, in Confined Excitons and Photons: New Physics and Devices, edited by E. Burstein and C. Weisbuch (Plenum, New York, 1995), p. 427; G. Björk, Y. Yamamoto, and H. Heitmann, ibid., p. 467.
76. H. Yokoyama, Y. Nambu, and T. Kawakami, in Confined Excitons and Photons: New Physics and Devices, edited by E. Burstein and C. Weisbuch (Plenum, New York, 1995), p. 427; G. Björk, Y. Yamamoto, and H. Heitmann, ibid., p. 467.
77. D. S. Citrin, Solid State Commun. 89, 139 (1994).
78. L. C. Andreani, Phys. Status Solidi B 188, 29 (1995).
79. G. Björk, S. Pau, J. M. Jacobson, H. Cao, and Y. Yamamoto, Phys. Rev. B 52, 17310 (1995).
80. V. M. Agranovich, G. C. La Rocca, and F. Bassani, Phys. Status Solidi A 164, 39 (1997); G. C. La Rocca, F. Bassani, and V. M. Agranovich, J. Opt. Soc. Am. B 15, 652 (1998).
81. V. M. Agranovich, G. C. La Rocca, and F. Bassani, Phys. Status Solidi A 164, 39 (1997); G. C. La Rocca, F. Bassani, and V. M. Agranovich, J. Opt. Soc. Am. B 15, 652 (1998).
82. V. M. Agranovich, H. Benisty, and C. Weisbuch, Solid State Commun. 102, 631 (1997).
83. This sample was first reported in T. A. Fisher, A. M. Afshar, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, and J. S. Roberts, Solid-State Electron. 40, 493 (1996) and in Ref. 8.
84. The more precise values quoted in Ref. 41 include absorption, as well as oxidation of the top 50 Å of the top AlGaAs layer.
85. Experimentally, another reason for the dominant TM polarization is that the reflection coefficient of the cryostat window is greater for TE than for TM, therefore the intensity of light falling on the sample is larger for TM than for TE.
86. J. T. Boyd, IEEE J. Quantum Electron. 8, 788 (1972).
87. R. Atanasov, F. Bassani, A. D'Andrea, and N. Tomassini, Phys. Rev. B 50, 14381 (1994); R. C. Iotti and L. C. Andreani, Phys. Rev. B 56, 3922 (1997).
88. R. Atanasov, F. Bassani, A. D'Andrea, and N. Tomassini, Phys. Rev. B 50, 14381 (1994); R. C. Iotti and L. C. Andreani, Phys. Rev. B 56, 3922 (1997).
89. I. Carusotto, G. C. La Rocca, Phys. Status Solidi A 164, 377 (1997).
90. G. Panzarini (unpublished).
91. W. T. Masselink, P.J. Pearah, J. Klem, C. K. Peng, H. Morkoç, G. D. Sanders, and Y.-C. Chang, Phys. Rev. B 32, 8027 (1985).
92. S. Frisk, J.-L. Staehli, L.C. Andreani, A. Bosacchi, S. Franchi, in Optics of Excitons in Confined Systems, edited by A. D'Andrea, R. Del Sole, R. Girlanda, and A. Quattropani (IOP Conference Series 123), p. 183 (1992).
93. L. C. Andreani, G. Panzarini, A. V. Kavokin, and M. R. Vladimirova, Phys. Rev. B 57, 4670 (1998).