Electrically tunable metasurface perfect absorbers for ultrathin mid-infrared optical modulators

Nano Letters

Volumn 14, Issue 11, 2014, Pages 6526-6532

  Yao, Yu ^a,c   Shankar, Raji ^a   Kats, Mikhail A ^a   Song, Yi ^b   Kong, Jing ^b   Loncar, Marko ^a   Capasso, Federico ^a,c  

^a HARVARD UNIVERSITY   (United States)

^b USA   (United States)

^c Pierce 205A ^*  (United States)

Author keywords

electrically tunable; graphene; Metasurface perfect absorbers; mid infrared optoelectronics; optical modulators

Indexed keywords

ADAPTIVE OPTICS; GRAPHENE; INFRARED DEVICES; MODULATION; SPECTROSCOPY;

CRITICAL COUPLING CONDITION; ELECTRICALLY TUNABLE; HIGH-CAPACITY COMMUNICATIONS; HYPERSPECTRAL IMAGING; MIDINFRARED; OPERATING WAVELENGTH; PERFECT ABSORBER; WAVELENGTH RANGES;

LIGHT MODULATORS;

GRAPHITE;

CHEMISTRY; DEVICES; ELECTRICITY; ELECTRONICS; EQUIPMENT DESIGN; INFRARED RADIATION; OPTICS;

ELECTRICITY; ELECTRONICS; EQUIPMENT DESIGN; GRAPHITE; INFRARED RAYS; OPTICS AND PHOTONICS;

EID: 84910001723     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl503104n     Document Type: Article

References (53)

1. Yu, N. F.; Capasso, F. Nat. Mater. 2014, 13, 139-150
2. Holloway, C. L.; Kuester, E. F.; Gordon, J. A.; O'Hara, J.; Booth, J.; Smith, D. R. IEEE Trans. Antennas Propag. 2012, 54, 10-35
3. Yu, N. F.; Genevet, P.; Kats, M. A.; Aieta, F.; Tetienne, J. P.; Capasso, F.; Gaburro, Z. Science 2011, 334, 333-337
4. Aieta, F.; Genevet, P.; Yu, N. F.; Kats, M. A.; Gaburro, Z.; Capasso, F. Nano Lett. 2012, 12, 1702-1706
5. Aieta, F.; Genevet, P.; Kats, M. A.; Yu, N. F.; Blanchard, R.; Gahurro, Z.; Capasso, F. Nano Lett. 2012, 12, 4932-4936
6. Yu, N. F.; Aieta, F.; Genevet, P.; Kats, M. A.; Gaburro, Z.; Capasso, F. Nano Lett. 2012, 12, 6328-6333
7. Genevet, P.; Yu, N. F.; Aieta, F.; Lin, J.; Kats, M. A.; Blanchard, R.; Scully, M. O.; Gaburro, Z.; Capasso, F. Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 013101
8. Spinelli, P.; Verschuuren, M. A.; Polman, A. Nat. Commun. 2012, 3, 692
9. Kildishev, A. V.; Boltasseva, A.; Shalaev, V. M. Science 2013, 339, 6125
10. Lin, D.; Fan, P.; Hasman, E.; Brongersma, M. L. Science 2014, 345, 298-302
11. Xu, G.; Huang, C. M.; Tazawa, M.; Jin, P.; Chen, D. M. J. Appl. Phys. 2008, 104, 053102
12. Kats, M. A.; Blanchard, R.; Genevet, P.; Yang, Z.; Qazilbash, M. M.; Basov, D. N.; Ramanathan, S.; Capasso, F. Opt. Lett. 2013, 38, 368-370
13. Huang, F. M.; Baumberg, J. J. Nano Lett. 2010, 10, 1787-1792
14. Abb, M.; Albella, P.; Aizpurua, J.; Muskens, O. L. Nano Lett. 2011, 11, 2457-2463
15. Kossyrev, P. A.; Yin, A. J.; Cloutier, S. G.; Cardimona, D. A.; Huang, D. H.; Alsing, P. M.; Xu, J. M. Nano Lett. 2005, 5, 1978-1981
16. Berthelot, J.; Bouhelier, A.; Huang, C. J.; Margueritat, J.; Colas-des-Francs, G.; Finot, E.; Weeber, J. C.; Dereux, A.; Kostcheev, S.; El Ahrach, H. I.; Baudrion, A. L.; Plain, J.; Bachelot, R.; Royer, P.; Wiederrecht, G. P. Nano Lett. 2009, 9, 3914-3921
17. Driscoll, T.; Kim, H. T.; Chae, B. G.; Kim, B. J.; Lee, Y. W.; Jokerst, N. M.; Palit, S.; Smith, D. R.; Di Ventra, M.; Basov, D. N. Science 2009, 325, 1518-1521
18. Samson, Z. L.; MacDonald, K. F.; De Angelis, F.; Gholipour, B.; Knight, K.; Huang, C. C.; Di Fabrizio, E.; Hewak, D. W.; Zheludev, N. I. Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 143105
19. Chen, H. T.; Padilla, W. J.; Zide, J. M. O.; Gossard, A. C.; Taylor, A. J.; Averitt, R. D. Nature 2006, 444, 597-600
20. Chan, W. L.; Chen, H. T.; Taylor, A. J.; Brener, I.; Cich, M. J.; Mittleman, D. M. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 213511
21. Zhao, Q.; Kang, L.; Du, B.; Li, B.; Zhou, J.; Tang, H.; Liang, X.; Zhang, B. Z. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 011112
22. Buchnev, O.; Ou, J. Y.; Kaczmarek, M.; Zheludev, N. I.; Fedotov, V. A. Opt. Express 2013, 21, 1633-1638
23. Kim, J.; Son, H.; Cho, D. J.; Geng, B. S.; Regan, W.; Shi, S. F.; Kim, K.; Zettl, A.; Shen, Y. R.; Wang, F. Nano Lett. 2012, 12, 5598-5602
24. Emani, N. K.; Chung, T. F.; Ni, X. J.; Kildishev, A. V.; Chen, Y. P.; Boltasseva, A. Nano Lett. 2012, 12, 5202-5206
25. Lee, S. H.; Choi, M.; Kim, T. T.; Lee, S.; Liu, M.; Yin, X.; Choi, H. K.; Lee, S. S.; Choi, C. G.; Choi, S. Y.; Zhang, X.; Min, B. Nat. Mater. 2012, 11, 936-941
26. Yao, Y.; Kats, M. A.; Genevet, P.; Yu, N. F.; Song, Y.; Kong, J.; Capasso, F. Nano Lett. 2013, 13, 1257-1264
27. Yao, Y.; Kats, M. A.; Shankar, R.; Song, Y.; Kong, J.; Loncar, M.; Capasso, F. Nano Lett. 2014, 14, 214-219
28. Emani, N. K.; Chung, T. F.; Kildishev, A. V.; Shalaev, V. M.; Chen, Y. P.; Boltasseva, A. Nano Lett. 2014, 14, 78-82
29. Mousavi, S. H.; Kholmanov, I.; Alici, K. B.; Purtseladze, D.; Arju, N.; Tatar, K.; Fozdar, D. Y.; Suk, J. W.; Hao, Y. F.; Khanikaev, A. B.; Ruoff, R. S.; Shvets, G. Nano Lett. 2013, 13, 1111-1117
30. Fang, Z. Y.; Thongrattanasiri, S.; Schlather, A.; Liu, Z.; Ma, L. L.; Wang, Y. M.; Ajayan, P. M.; Nordlander, P.; Halas, N. J.; de Abajo, F. J. G. ACS Nano 2013, 7, 2388-2395
31. Dabidian, N.; Kholmanov, I.; Tatar, A. B. K. K.; Trendafilov, S.; Mousavi, S. H.; Magnuson, C.; Ruoff, R. S.; Shvets, G. arXiv:1405.0991 2014.
32. Bae, S.; Kim, H.; Lee, Y.; Xu, X. F.; Park, J. S.; Zheng, Y.; Balakrishnan, J.; Lei, T.; Kim, H. R.; Song, Y. I.; Kim, Y. J.; Kim, K. S.; Ozyilmaz, B.; Ahn, J. H.; Hong, B. H.; Iijima, S. Nat. Nanotechnol 2010, 5, 574-578
33. Yan, R. H.; Simes, R. J.; Coldren, L. A. IEEE J. Quantum Electron. 1991, 27, 1922-1931
34. Yan, R. H.; Simes, R. J.; Coldren, L. A. IEEE Photonics Technol. Lett. 1989, 1, 273-275
35. Prank, U.; Mikulla, M.; Kowalsky, W. Appl. Phys. Lett. 1993, 62, 129-130
36. Furchi, M.; Urich, A.; Pospischil, A.; Lilley, G.; Unterrainer, K.; Detz, H.; Klang, P.; Andrews, A. M.; Schrenk, W.; Strasser, G.; Mueller, T. Nano Lett. 2012, 12, 2773-2777
37. Kishino, K.; Unlu, M. S.; Chyi, J. I.; Reed, J.; Arsenault, L.; Morkoc, H. IEEE J. Quantum Electron. 1991, 27, 2025-2034
38. Tischler, J. R.; Bradley, M. S.; Bulovic, V. Opt. Lett. 2006, 31, 2045-2047
39. Haus, H. A. Waves and Fields in Optoelectronics; Prentice-Hall: Englewood Cliffs, NJ, 1984; p xii.
40. Yariv, A. IEEE Photonics Technol. Lett. 2002, 14, 483-485
41. Thongrattanasiri, S.; Koppens, F. H.; Garcia de Abajo, F. J. Phys. Rev. Lett. 2012, 108, 047401
42. Landy, N. I.; Sajuyigbe, S.; Mock, J. J.; Smith, D. R.; Padilla, W. J. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 207402
43. Watts, C. M.; Liu, X. L.; Padilla, W. J. Adv. Mater. 2012, 24, Op98-Op120
44. Kats, M. A.; Blanchard, R.; Genevet, P.; Capasso, F. Nat. Mater. 2013, 12, 20-24
45. Kats, M. A.; Sharma, D.; Lin, J.; Genevet, P.; Blanchard, R.; Yang, Z.; Qazilbash, M. M.; Basov, D. N.; Ramanathan, S.; Capasso, F. Appl. Phys. Lett. 2012, 101, 221101
46. Kats, M. A.; Blanchard, R.; Ramanathan, S.; Capasso, F. Opt. Photonics News 2014, 25, 44-47
47. Dotan, H.; Kfir, O.; Sharlin, E.; Blank, O.; Gross, M.; Dumchin, I.; Ankonina, G.; Rothschild, A. Nat. Mater. 2013, 12, 158-164
48. Chen, H. T. Opt. Express 2012, 20, 7165-7172
49. George, P. A.; Strait, J.; Dawlaty, J.; Shivaraman, S.; Chandrashekhar, M.; Rana, F.; Spencer, M. G. Nano Lett. 2008, 8, 4248-4251
50. Dawlaty, J. M.; Shivaraman, S.; Chandrashekhar, M.; Rana, F.; Spencer, M. G. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 042116
51. Falkovsky, L. A. J. Phys.: Conf. Ser. 2008, 129, 012004
52. Falkovsky, L. A.; Pershoguba, S. S. Phys. Rev. B 2007, 76, 153410
53. Falkovsky, L. A.; Varlamov, A. A. Eur. Phys. J. B 2007, 56, 281-284