Applied Physics B

, Volume 93, Issue 2–3, pp 331–337 | Cite as

Exciton–polariton formation at room temperature in a planar ZnO resonator structure

  • R. Schmidt-Grund
  • B. Rheinländer
  • C. Czekalla
  • G. Benndorf
  • H. Hochmuth
  • M. Lorenz
  • M. Grundmann
Rapid communication

Abstract

We show the dispersion of exciton–polaritons in an all oxide planar resonator structure. A quasi-bulk ZnO film acts as active medium and as cavity. The mirrors are made of Bragg reflectors consisting of ZrO2 and MgO layers. Despite a limited structural perfection, we have observed a giant energy splitting of the exciton–polariton branches of about 78 meV at maximum using reflectivity and photoluminescence measurements.

PACS

71.36.+c 42.60.Da 78.55.Et 

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    Ü. Özgür, Y.I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M. Reshchikov, S. Dogan, V. Avrutin, S.-J. Cho, H. Morkoç, J. Appl. Phys. 98, 041301 (2005) CrossRefADSGoogle Scholar
  2. 2.
    M. Zamfirescu, A. Kavokin, B. Gil, G. Malpuech, M. Kaliteevski, Phys. Rev. B 65, 161205(R) (2002) CrossRefADSGoogle Scholar
  3. 3.
    A. Imamoğlu, R. Ram, S. Pau, Y. Yamamoto, Phys. Rev. A 53, 4250 (1996) CrossRefADSGoogle Scholar
  4. 4.
    M. Saba, C. Ciuti, S. Kundermann, J.L. Staehli, B. Deveaud, Semicond. Sci. Technol. 18, S325 (2003) CrossRefADSGoogle Scholar
  5. 5.
    C. Weisbuch, M. Nishioka, A. Ishikawa, Y. Arakawa, Phys. Rev. Lett. 69, 3314 (1992) CrossRefADSGoogle Scholar
  6. 6.
    J. Klar, G. Rowland, P.J.S. Thomas, A. Onischenko, T.E. Sale, T.J.C. Hosea, R. Grey, Phys. Rev. B 59, 2894 (1999) CrossRefADSGoogle Scholar
  7. 7.
    P.G. Lagoudakis, M.D. Martin, J.J. Baumberg, G. Malpuech, A. Kavokin, J. Appl. Phys. 95, 2487 (2004) CrossRefADSGoogle Scholar
  8. 8.
    D. Le-Si Dang, D. Heger, R. André, F. Bæuf, R. Romestain, Phys. Rev. Lett. 81, 3920 (1998) CrossRefADSGoogle Scholar
  9. 9.
    H.W. Choi, P.R. Edwards, C. Liu, C.W. Jeon, R.W. Martin, I.M. Watson, M.D. Dawson, S. Tripathy, S.J. Chua, Phys. Status Solidi (c) 1, 202 (2004) CrossRefADSGoogle Scholar
  10. 10.
    N. Antoine-Vincent, F. Natali, D. Byrne, P. Disseix, A. Vasson, J. Leymarie, F. Semond, J. Massies, Superlattice Microstruct. 36, 599 (2004) CrossRefADSGoogle Scholar
  11. 11.
    I.R. Sellers, F. Semond, M. Leroux, J. Massies, P. Disseix, A.-L. Henneghien, J. Leymarie, A. Vasson, Phys. Rev. B 73, 033304 (2006) CrossRefADSGoogle Scholar
  12. 12.
    E. Feltin, G. Christmann, R. Butté, J.-F. Carlin, M. Mosca, N. Grandjean, Appl. Phys. Lett. 89, 071107 (2006) CrossRefADSGoogle Scholar
  13. 13.
    R. Butté, G. Christmann, E. Feltin, J.-F. Carlin, M. Mosca, M. Ilegems, N. Grandjean, Phys. Rev. B 73, 033315 (2006) CrossRefADSGoogle Scholar
  14. 14.
    D.G. Lidzey, D.D.C. Bradley, M.S. Skolnick, T. Virgili, S. Walker, D.M. Whittaker, Nature 395, 53 (1998) CrossRefADSGoogle Scholar
  15. 15.
    P. Schouwink, H.V. Berlepsch, L. Dahne, R.F. Mahrt, Chem. Phys. Lett. 344, 352 (2001) CrossRefADSGoogle Scholar
  16. 16.
    N. Takada, T. Kamata, D.D.C. Bradley, Appl. Phys. Lett. 82, 1812 (2003) CrossRefADSGoogle Scholar
  17. 17.
    R.J. Holmes, S.R. Forrest, Phys. Rev. B 71, 235203 (2005) CrossRefADSGoogle Scholar
  18. 18.
    J. Kasprzak, M. Richard, S. Kundermann, A. Baas, P. Jeambrun, J.M.J. Keeling, F.M. Marchetti, M.H. Szymanska, R. Andre, J.L. Staehli, V. Savona, P.B. Littlewood, B. Deveaud, D. Le-Si Dang, Nature 443, 409 (2006) CrossRefADSGoogle Scholar
  19. 19.
    S. Christopoulos, G. Baldassarri Höger von Högersthal, A.J.D. Grundy, P.G. Lagoudakis, A.V. Kavokin, J.J. Baumberg, G. Christmann, R. Butté, E. Feltin, J.-F. Carlin, N. Grandjean, Phys. Rev. Lett. 98, 126405 (2007) CrossRefADSGoogle Scholar
  20. 20.
    J.J. Hopfield, D.G. Thomas, Phys. Rev. Lett. 15, 22 (1965) CrossRefADSGoogle Scholar
  21. 21.
    S.F. Chichibu, T. Sota, G. Cantwell, E.D.B. Ason, C.W. Litton, J. Appl. Phys. 93, 756 (2003) CrossRefADSGoogle Scholar
  22. 22.
    N.N. Syrbu, I.M. Tiginyanu, V.V. Salamai, V.V. Ursaki, E.V. Rusu, Physica B 353, 111 (2004) CrossRefADSGoogle Scholar
  23. 23.
    T.V. Butkhuzi, T.G. Chelidze, A.N. Georgobiani, Phys. Rev. B 58, 10692 (1998) CrossRefADSGoogle Scholar
  24. 24.
    S.F. Chichibu, T. Sota, P.J. Fons, K. Iwata, A. Yamada, K. Matsubara, S. Niki, Jpn. J. Appl. Phys. 41, L935 (2002) CrossRefADSGoogle Scholar
  25. 25.
    A.A. Toropov, O.V. Nekrutkina, T.V. Shubina, T. Gruber, A. Waag, K.F. Karlsson, P.O. Holtz, B. Monemar, Phys. Rev. B 69, 165205 (2004) CrossRefADSGoogle Scholar
  26. 26.
    S. Hong, T. Joo, W.I. Park, Y.H. Jun, G.C. Yi, Appl. Phys. Lett. 83, 4157 (2003) CrossRefADSGoogle Scholar
  27. 27.
    L.K. van Vugt, S. Rühle, P. Ravindran, H.C. Gerritsen, L. Kuipers, D. Vanmaekelbergh, Phys. Rev. Lett. 97, 147401 (2006) CrossRefADSGoogle Scholar
  28. 28.
    L. Sun, Z. Chen, Q. Ren, K. Yu, L. Bai, W. Zhou, H. Xiong, Z.Q. Zhu, X. Shen, Phys. Rev. Lett. 100, 156403 (2008) CrossRefADSGoogle Scholar
  29. 29.
    M. Lorenz, H. Hochmuth, R. Schmidt-Grund, E.M. Kaidashev, M. Grundmann, Ann. Phys. 13, 59 (2004) CrossRefGoogle Scholar
  30. 30.
    R. Schmidt-Grund, T. Gühne, H. Hochmuth, B. Rheinländer, A. Rahm, V. Gottschalch, J. Lenzner, M. Grundmann, SPIE 6038, 489 (2005) ADSGoogle Scholar
  31. 31.
    J. Sellmann, Ch. Sturm, R. Schmidt-Grund, Ch. Czekalla, J. Lenzner, H. Hochmuth, B. Rheinländer, M. Lorenz, M. Grundmann, Phys. Status Solidi (c) 5, 1240 (2008) CrossRefGoogle Scholar
  32. 32.
    R. Schmidt, B. Rheinländer, M. Schubert, D. Spemann, T. Butz, J. Lenzner, E.M. Kaidashev, M. Lorenz, M. Grundmann, Appl. Phys. Lett. 82, 2260 (2003) CrossRefADSGoogle Scholar
  33. 33.
    R. Schmidt-Grund, N. Ashkenov, M.M. Schubert, W. Czakai, D. Faltermeier, G. Benndorf, H. Hochmuth, M. Lorenz, M. Grundmann, AIP Conf. Proc. 893, 271 (2007) CrossRefADSGoogle Scholar
  34. 34.
    S. Heitsch, G. Zimmermann, D. Fritsch, C. Sturm, R. Schmidt-Grund, C. Schulz, H. Hochmuth, D. Spemann, G. Benndorf, B. Rheinländer, Th. Nobis, M. Lorenz, M. Grundmann, J. Appl. Phys. 101, 083521 (2007) CrossRefADSGoogle Scholar
  35. 35.
    M. Richard, R. Romestain, R. Andre, L.S. Dang, Appl. Phys. Lett. 86, 071916 (2005) CrossRefADSGoogle Scholar
  36. 36.
    M.S. Skolnick, T.A. Fisher, D.M. Whittaker, Semicond. Sci. Technol. 13, 645 (1998) CrossRefADSGoogle Scholar
  37. 37.
    V. Savona, L.C. Andreani, P. Schwendimann, A. Quattropani, Solid State Commun. 93, 733 (1995) CrossRefADSGoogle Scholar
  38. 38.
    R. Houdré, R.P. Stanley, M. Ilegems, Phys. Rev. A 53, 2711 (1996) CrossRefADSGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 2008

Authors and Affiliations

  • R. Schmidt-Grund
    • 1
  • B. Rheinländer
    • 1
  • C. Czekalla
    • 1
  • G. Benndorf
    • 1
  • H. Hochmuth
    • 1
  • M. Lorenz
    • 1
  • M. Grundmann
    • 1
  1. 1.Universität Leipzig, Institut für Experimentelle Physik IILeipzigGermany

Personalised recommendations