Tunable light-matter interaction and the role of hyperbolicity in graphene-hbn system

Nano Letters

Volumn 15, Issue 5, 2015, Pages 3172-3180

  Kumar, Anshuman ^a   Low, Tony ^b,d   Fung, Kin Hung ^c   Avouris, Phaedon ^b   Fang, Nicholas X ^a  

^a Massachusetts Institute of Technology   (United States)

^b IBM T J WATSON RESEARCH CENTER   (United States)

^c HONG KONG POLYTECHNIC UNIVERSITY   (Hong Kong)

^d University of Minnesota   (United States)

Author keywords

graphene; hBN; hyperbolic metamaterials; phonons; Plasmonics

Indexed keywords

EMISSION SPECTROSCOPY; OPTICAL PROPERTIES; PHONONS; PLASMONS;

COUPLED PLASMON-PHONON MODE; EMISSION SPECTRUMS; HBN; HEXAGONAL BORON NITRIDE (H-BN); LIGHT-MATTER INTERACTIONS; PLASMONICS; RESTSTRAHLEN BAND; SURFACE PHONON-POLARITONS;

GRAPHENE;

EID: 84929162779     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b01191     Document Type: Article

References (68)

1. Maier, S. A. Plasmonics: Fundamentals and Applications; Springer: New York, 2007.
2. Ozbay, E. Science 2006, 311, 189-193
3. Barnes, W. L.; Dereux, A.; Ebbesen, T. W. Nature 2003, 424, 824-830
4. Huber, A. J.; Deutsch, B.; Novotny, L.; Hillenbrand, R. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 203104
5. Dai, S.; Fei, Z.; Ma, Q.; Rodin, A. S.; Wagner, M.; McLeod, A. S.; Liu, M. K.; Gannett, W.; Regan, W.; Watanabe, K. Science 2014, 343, 1125-1129
6. Caldwell, J. D.; Kretinin, A. V.; Chen, Y.; Giannini, V.; Fogler, M. M.; Francescato, Y.; Ellis, C. T.; Tischler, J. G.; Woods, C. R.; Giles, A. J. Nat. Commun. 2014, 5 5221
7. Hillenbrand, R.; Taubner, T.; Keilmann, F. Nature 2002, 418, 159-162
8. Greffet, J.-J.; Carminati, R.; Joulain, K.; Mulet, J.-P.; Mainguy, S.; Chen, Y. Nature 2002, 416, 61-64
9. Xu, X. G.; Ghamsari, B. G.; Jiang, J.-H.; Gilburd, L.; Andreev, G. O.; Zhi, C.; Bando, Y.; Golberg, D.; Berini, P.; Walker, G. C. Nat. Commun. 2014, 5 4782
10. Jacob, Z. Nat. Mater. 2014, 13, 1081-1083
11. Fang, N.; Lee, H.; Sun, C.; Zhang, X. Science 2005, 308, 534-537
12. Estevâm da Silva, R.; Macêdo, R.; Dumelow, T.; da Costa, J.; Honorato, S.; Ayala, A. Phys. Rev. B 2012, 86, 155152
13. Kneipp, K.; Wang, Y.; Kneipp, H.; Perelman, L.; Itzkan, I.; Dasari, R.; Feld, M. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1667-1670
14. Talley, C. E.; Jackson, J. B.; Oubre, C.; Grady, N. K.; Hollars, C. W.; Lane, S. M.; Huser, T. R.; Nordlander, P.; Halas, N. J. Nano Lett. 2005, 5, 1569-1574
15. Christensen, J.; Manjavacas, A.; Thongrattanasiri, S.; Koppens, F. H. L.; García de Abajo, F. J. ACS Nano 2012, 6, 431-440
16. Atwater, H. A.; Polman, A. Nat. Mater. 2010, 9, 205-213
17. Chang, D.; Sørensen, A.; Hemmer, P.; Lukin, M. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 053002
18. Gonzalez-Tudela, A.; Martin-Cano, D.; Moreno, E.; Martin-Moreno, L.; Tejedor, C.; Garcia-Vidal, F. Phys. Rev. Lett. 2011, 106, 020501
19. Koppens, F. H. L.; Chang, D. E.; Garcia de Abajo, F. J. Nano Lett. 2011, 11, 3370-3377
20. Stroscio, M. A.; Dutta, M. Phonons in Nanostructures; Cambridge University Press: Cambridge, UK, 2001.
21. Kliewer, K. L.; Fuchs, R. Phys. Rev. 1966, 144, 495-503
22. Mills, D. L.; Chen, Y. J.; Burstein, E. Phys. Rev. B 1976, 13, 4419-4438
23. Subbaswamy, K.; Mills, D. Solid State Commun. 1978, 27, 1085-1088
24. Low, T.; Avouris, P. ACS Nano 2014, 8, 1086-1101
25. Ju, L.; Geng, B.; Horng, J.; Girit, C.; Martin, M.; Hao, Z.; Bechtel, H. A.; Liang, X.; Zettl, A.; Shen, Y. R. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 630-634
26. Grigorenko, A. N.; Polini, M.; Novoselov, K. S. Nat. Photonics 2012, 6, 749-758
27. Yan, H.; Low, T.; Zhu, W.; Wu, Y.; Freitag, M.; Li, X.; Guinea, F.; Avouris, P.; Xia, F. Nat. Photonics 2013, 7, 394-399
28. Chen, J.; Badioli, M.; Alonso-González, P.; Thongrattanasiri, S.; Huth, F.; Osmond, J.; Spasenović, M.; Centeno, A.; Pesquera, A.; Godignon, P. Nature 2012, 487, 77-81
29. Fei, Z.; Rodin, A. S.; Andreev, G. O.; Bao, W.; McLeod, A. S.; Wagner, M.; Zhang, L. M.; Zhao, Z.; Thiemens, M.; Dominguez, G. Nature 2012, 487, 82-85
30. Jablan, M.; Buljan, H.; Soljacić, M. Phys. Rev. B 2009, 80, 245435
31. Poddubny, A.; Iorsh, I.; Belov, P.; Kivshar, Y. Nat. Photonics 2013, 7, 948-957
32. Jacob, Z.; Smolyaninov, I. I.; Narimanov, E. E. Appl. Phys. Lett. 2012, 100 1204
33. Yu Guo, W. N.; Cortes, C. L.; Jacob, Z. Adv. OptoElectron. 2012, 2012 452502
34. Belov, P. A. Microwave Opt. Technol. Lett. 2003, 37, 259-263
35. Guo, Y.; Cortes, C. L.; Molesky, S.; Jacob, Z. Appl. Phys. Lett. 2012, 101 131106
36. Dean, C. R.; Young, A. F.; Meric, I.; Lee, C.; Wang, L.; Sorgenfrei, S.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Kim, P.; Shepard, K. L. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 722-726
37. Woessner, A.; Lundeberg, M. B.; Gao, Y.; Principi, A.; Alonso-González, P.; Carrega, M.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Vignale, G.; Polini, M. Nat. Mater. 2014, 14, 421-425
38. Yan, H.; Low, T.; Guinea, F.; Xia, F.; Avouris, P. Nano Lett. 2014, 14, 4581-4586
39. Brar, V. W.; Jang, M. S.; Sherrott, M.; Kim, S.; Lopez, J. J.; Kim, L. B.; Choi, M.; Atwater, H. Nano Lett. 2014, 14, 3876-3880
40. Song, L.; Ci, L.; Lu, H.; Sorokin, P. B.; Jin, C.; Ni, J.; Kvashnin, A. G.; Kvashnin, D. G.; Lou, J.; Yakobson, B. I. Nano Lett. 2010, 10, 3209-3215
41. Reina, A.; Jia, X.; Ho, J.; Nezich, D.; Son, H.; Bulovic, V.; Dresselhaus, M. S.; Kong, J. Nano Lett. 2009, 9, 30-35
42. Cai, Y.; Zhang, L.; Zeng, Q.; Cheng, L.; Xu, Y. Solid State Commun. 2007, 141, 262-266
43. Falkovsky, L. A.; Varlamov, A. A. Eur. Phys. J. B 2007, 56, 281-284
44. Jablan, M.; Soljacic, M.; Buljan, H. Conf. Proc. IEEE 2013, 101, 1689-1704
45. Bolotin, K.; Sikes, K.; Jiang, Z.; Klima, M.; Fudenberg, G.; Hone, J.; Kim, P.; Stormer, H. Solid State Commun. 2008, 146, 351-355
46. Krishnamoorthy, H. N. S.; Jacob, Z.; Narimanov, E.; Kretzschmar, I.; Menon, V. M. Science 2012, 336, 205-209
47. Hwang, E. H.; das Sarma, S. Phys. Rev. B 2009, 80, 205405
48. Huang, Z.; Narimanov, E. E. Opt. Express 2013, 21, 15020-15025
49. Yang, X.; Yao, J.; Rho, J.; Yin, X.; Zhang, X. Nat. Photonics 2012, 6, 450-453
50. Purcell, E. M. Phys. Rev. 1946, 69, 681
51. Ford, G.; Weber, W. Phys. Rep. 1984, 113, 195-287
52. Wang, T.; Li, P.; Hauer, B.; Chigrin, D. N.; Taubner, T. Nano Lett. 2013, 13, 5051-5055
53. Caldwell, J. D.; Glembocki, O. J.; Francescato, Y.; Sharac, N.; Giannini, V.; Bezares, F. J.; Long, J. P.; Owrutsky, J. C.; Vurgaftman, I.; Tischler, J. G. Nano Lett. 2013, 13, 3690-3697
54. Mikhailov, S. A.; Ziegler, K. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 016803
55. Cortes, C. L.; Newman, W.; Molesky, S.; Jacob, Z. J. Opt. 2012, 14, 063001
56. Low, T.; Guinea, F.; Yan, H.; Xia, F.; Avouris, P. Phys. Rev. Lett. 2014, 112, 116801
57. Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S. V.; Grigorieva, I. V.; Firsov, A. A. Science 2004, 306, 666-669
58. Koppens, F. H. L.; Mueller, T.; Avouris, P.; Ferrari, A. C.; Vitiello, M. S.; Polini, M. Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 780-793
59. Yao, Y.; Kats, M. A.; Genevet, P.; Yu, N.; Song, Y.; Kong, J.; Capasso, F. Nano Lett. 2013, 13, 1257-1264
60. Tielrooij, K. J.; Orona, L.; Badioli, A. F.; Navickaite, M.; Coop, G.; Nanot, S.; Kalinic, S.; Cesca, B.; Gaudreau, T.; Ma, Q. Nat. Phys. 2015, 11, 281-287
61. Chang, D. E.; Sørensen, A. S.; Hemmer, P. R.; Lukin, M. D. Phys. Rev. B 2007, 76, 035420
62. Li, Y.; Yan, H.; Farmer, D. B.; Meng, X.; Zhu, W.; Osgood, R. M.; Heinz, T. F.; Avouris, P. Nano Lett. 2014, 14, 1573-1577
63. Freitag, M.; Low, T.; Zhu, W.; Yan, H.; Xia, F.; Avouris, P. Nat. Commun. 2013, 4 1951
64. Liu, X.; Zhang, R. Z.; Zhang, Z. ACS Photonics 2014, 1, 785-789
65. Li, P.; Taubner, T. ACS Nano 2012, 6, 10107-10114
66. Taubner, T.; Korobkin, D.; Urzhumov, Y.; Shvets, G.; Hillenbrand, R. Science 2006, 313, 1595
67. Alekseyev, L. V.; Podolskiy, V. A.; Narimanov, E. E. Adv. OptoElectron. 2012, 2012 267564
68. Dai, S.; Ma, Q.; Zhu, S.-E.; Liu, M. K.; Andersen, T.; Fei, Z.; Goldflam, M.; Wagner, M.; Watanabe, K.; Taniguchi, T. arXiv: 1501.06956 1501, 2015.