Terahertz Detection with Perfectly-Absorbing Photoconductive Metasurface

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作者
Thomas Siday,Polina P. Vabishchevich,Lucy L. Hale,Charles Thomas Harris,Ting Shan Luk,John L. Reno,Igal Brener,Oleg Mitrofanov
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:19 (5): 2888-2896 被引量:61
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.8b05118
摘要

Terahertz (THz) photoconductive devices are used for generation, detection, and modulation of THz waves, and they rely on the ability to switch electrical conductivity on a subpicosecond time scale using optical pulses. However, fast and efficient conductivity switching with high contrast has been a challenge, because the majority of photoexcited charge carriers in the switch do not contribute to the photocurrent due to fast recombination. Here, we improve efficiency of electrical conductivity switching using a network of electrically connected nanoscale GaAs resonators, which form a perfectly absorbing photoconductive metasurface. We achieve perfect absorption without incorporating metallic elements, by breaking the symmetry of cubic Mie resonators. As a result, the metasurface can be switched between conductive and resistive states with extremely high contrast using an unprecedentedly low level of optical excitation. We integrate this metasurface with a THz antenna to produce an efficient photoconductive THz detector. The perfectly absorbing photoconductive metasurface opens paths for developing a wide range of efficient optoelectronic devices, where required optical and electronic properties are achieved through nanostructuring the resonator network.

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