Abstract

Polarization-selective optical second-harmonic generation (SHG) is applied to monitor nonuniform polarization distributions in centrosymmetric media modulated by an external dc electric field. Two different systems are investigated: first, optical SHG from a Au–Si(100) Schottky Barrier is shown to be a direct probe of the electric field polarity near such a metal–semiconductor interface. Second, a poled polymer exhibits a strong anisotropic SHG signal under normal incidence, indicating a nonuniform field enhancement at the edges of the poling electrode. The results demonstrate the sensitivity of SHG to small symmetry perturbations. Consequences for device applications are discussed.

© 1995 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. Y. R. Shen, Nature (London) 337, 519 (1989).
    [CrossRef]
  2. T. F. Heinz, in Nonlinear Surface Electromagnetic Phenomena, H.-E. Ponath, G. Stegeman, eds. (Elsevier, Amsterdam, 1991), Chap. 5, pp. 353–416.
  3. D. R. Heslinga, H. H. Weitering, D. P. van der Werf, T. M. Klapwijk, T. Hibma, Phys. Rev. Lett. 64, 1589 (1990).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. S. Chang, L. J. Brillson, Y. J. Kime, D. S. Rioux, P. D. Kirchner, G. D. Pettit, J. M. Woodall, Phys. Rev. Lett. 64, 2551 (1990).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. G. Lüpke, D. J. Bottomley, H. M. van Driel, Phys. Rev. B 47, 10389 (1993).
    [CrossRef]
  6. U. Emmerichs, C. Meyer, H. J. Bakker, H. Kurz, C. H. Bjorkman, C. E. Shearon, Y. Ma, T. Yasuda, Z. Jing, G. Lucovsky, J. Whitten, Phys. Rev. B 50, 5506 (1994).
    [CrossRef]
  7. C. Meyer, G. Lüpke, U. Emmerichs, F. Wolter, H. Kurz, C. H. Bjorkman, G. Lucovsky, Phys. Rev. Lett. 74, 3001 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, V. N. Golovkina, T. V. Murzina, Opt. Lett. 19, 1450 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. J. E. Sipe, D. J. Moss, H. M. van Driel, Phys. Rev. B 35, 1129 (1987).
    [CrossRef]
  10. G. Marowsky, E. Heinemann, M. Pinnow, F. Sieverdes, Nonlin. Opt. 7, 29 (1994).
  11. P. Röhl, B. Andress, J. Nordmann, Appl. Phys. Lett. 59, 2793 (1991).
    [CrossRef]
  12. D. M. Burland, R. D. Miller, C. A. Walsh, Chem. Rev. 94, 31 (1994).
    [CrossRef]
  13. M. G. Kuzyk, J. E. Sohn, J. Opt. Soc. Am. B 7, 842 (1990).
    [CrossRef]
  14. G. M. Sessler, IEEE Trans. Electr. Insul. 24, 395 (1989).
    [CrossRef]
  15. E. Bihler, K. Holdik, W. Eisenmenger, IEEE Trans. Electr. Insul. 24, 541 (1989).
    [CrossRef]
  16. S. Bauer, G. Eberle, W. Eisenmenger, H. Schlaich, Opt. Lett. 18, 16 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  17. H. Nagamori, K. Kajikawa, H. Takezoe, A. Fukuda, S. Ukishima, M. Iijima, Y. Takahashi, E. Fukada, Jpn. J. Appl. Phys. 31, 553 (1992).
    [CrossRef]

1995 (1)

C. Meyer, G. Lüpke, U. Emmerichs, F. Wolter, H. Kurz, C. H. Bjorkman, G. Lucovsky, Phys. Rev. Lett. 74, 3001 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

1994 (4)

O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, V. N. Golovkina, T. V. Murzina, Opt. Lett. 19, 1450 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

G. Marowsky, E. Heinemann, M. Pinnow, F. Sieverdes, Nonlin. Opt. 7, 29 (1994).

D. M. Burland, R. D. Miller, C. A. Walsh, Chem. Rev. 94, 31 (1994).
[CrossRef]

U. Emmerichs, C. Meyer, H. J. Bakker, H. Kurz, C. H. Bjorkman, C. E. Shearon, Y. Ma, T. Yasuda, Z. Jing, G. Lucovsky, J. Whitten, Phys. Rev. B 50, 5506 (1994).
[CrossRef]

1993 (2)

S. Bauer, G. Eberle, W. Eisenmenger, H. Schlaich, Opt. Lett. 18, 16 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

G. Lüpke, D. J. Bottomley, H. M. van Driel, Phys. Rev. B 47, 10389 (1993).
[CrossRef]

1992 (1)

H. Nagamori, K. Kajikawa, H. Takezoe, A. Fukuda, S. Ukishima, M. Iijima, Y. Takahashi, E. Fukada, Jpn. J. Appl. Phys. 31, 553 (1992).
[CrossRef]

1991 (1)

P. Röhl, B. Andress, J. Nordmann, Appl. Phys. Lett. 59, 2793 (1991).
[CrossRef]

1990 (3)

D. R. Heslinga, H. H. Weitering, D. P. van der Werf, T. M. Klapwijk, T. Hibma, Phys. Rev. Lett. 64, 1589 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

S. Chang, L. J. Brillson, Y. J. Kime, D. S. Rioux, P. D. Kirchner, G. D. Pettit, J. M. Woodall, Phys. Rev. Lett. 64, 2551 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

M. G. Kuzyk, J. E. Sohn, J. Opt. Soc. Am. B 7, 842 (1990).
[CrossRef]

1989 (3)

G. M. Sessler, IEEE Trans. Electr. Insul. 24, 395 (1989).
[CrossRef]

E. Bihler, K. Holdik, W. Eisenmenger, IEEE Trans. Electr. Insul. 24, 541 (1989).
[CrossRef]

Y. R. Shen, Nature (London) 337, 519 (1989).
[CrossRef]

1987 (1)

J. E. Sipe, D. J. Moss, H. M. van Driel, Phys. Rev. B 35, 1129 (1987).
[CrossRef]

Aktsipetrov, O. A.

Andress, B.

P. Röhl, B. Andress, J. Nordmann, Appl. Phys. Lett. 59, 2793 (1991).
[CrossRef]

Bakker, H. J.

U. Emmerichs, C. Meyer, H. J. Bakker, H. Kurz, C. H. Bjorkman, C. E. Shearon, Y. Ma, T. Yasuda, Z. Jing, G. Lucovsky, J. Whitten, Phys. Rev. B 50, 5506 (1994).
[CrossRef]

Bauer, S.

Bihler, E.

E. Bihler, K. Holdik, W. Eisenmenger, IEEE Trans. Electr. Insul. 24, 541 (1989).
[CrossRef]

Bjorkman, C. H.

C. Meyer, G. Lüpke, U. Emmerichs, F. Wolter, H. Kurz, C. H. Bjorkman, G. Lucovsky, Phys. Rev. Lett. 74, 3001 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

U. Emmerichs, C. Meyer, H. J. Bakker, H. Kurz, C. H. Bjorkman, C. E. Shearon, Y. Ma, T. Yasuda, Z. Jing, G. Lucovsky, J. Whitten, Phys. Rev. B 50, 5506 (1994).
[CrossRef]

Bottomley, D. J.

G. Lüpke, D. J. Bottomley, H. M. van Driel, Phys. Rev. B 47, 10389 (1993).
[CrossRef]

Brillson, L. J.

S. Chang, L. J. Brillson, Y. J. Kime, D. S. Rioux, P. D. Kirchner, G. D. Pettit, J. M. Woodall, Phys. Rev. Lett. 64, 2551 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Burland, D. M.

D. M. Burland, R. D. Miller, C. A. Walsh, Chem. Rev. 94, 31 (1994).
[CrossRef]

Chang, S.

S. Chang, L. J. Brillson, Y. J. Kime, D. S. Rioux, P. D. Kirchner, G. D. Pettit, J. M. Woodall, Phys. Rev. Lett. 64, 2551 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Eberle, G.

Eisenmenger, W.

S. Bauer, G. Eberle, W. Eisenmenger, H. Schlaich, Opt. Lett. 18, 16 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

E. Bihler, K. Holdik, W. Eisenmenger, IEEE Trans. Electr. Insul. 24, 541 (1989).
[CrossRef]

Emmerichs, U.

C. Meyer, G. Lüpke, U. Emmerichs, F. Wolter, H. Kurz, C. H. Bjorkman, G. Lucovsky, Phys. Rev. Lett. 74, 3001 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

U. Emmerichs, C. Meyer, H. J. Bakker, H. Kurz, C. H. Bjorkman, C. E. Shearon, Y. Ma, T. Yasuda, Z. Jing, G. Lucovsky, J. Whitten, Phys. Rev. B 50, 5506 (1994).
[CrossRef]

Fedyanin, A. A.

Fukada, E.

H. Nagamori, K. Kajikawa, H. Takezoe, A. Fukuda, S. Ukishima, M. Iijima, Y. Takahashi, E. Fukada, Jpn. J. Appl. Phys. 31, 553 (1992).
[CrossRef]

Fukuda, A.

H. Nagamori, K. Kajikawa, H. Takezoe, A. Fukuda, S. Ukishima, M. Iijima, Y. Takahashi, E. Fukada, Jpn. J. Appl. Phys. 31, 553 (1992).
[CrossRef]

Golovkina, V. N.

Heinemann, E.

G. Marowsky, E. Heinemann, M. Pinnow, F. Sieverdes, Nonlin. Opt. 7, 29 (1994).

Heinz, T. F.

T. F. Heinz, in Nonlinear Surface Electromagnetic Phenomena, H.-E. Ponath, G. Stegeman, eds. (Elsevier, Amsterdam, 1991), Chap. 5, pp. 353–416.

Heslinga, D. R.

D. R. Heslinga, H. H. Weitering, D. P. van der Werf, T. M. Klapwijk, T. Hibma, Phys. Rev. Lett. 64, 1589 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Hibma, T.

D. R. Heslinga, H. H. Weitering, D. P. van der Werf, T. M. Klapwijk, T. Hibma, Phys. Rev. Lett. 64, 1589 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Holdik, K.

E. Bihler, K. Holdik, W. Eisenmenger, IEEE Trans. Electr. Insul. 24, 541 (1989).
[CrossRef]

Iijima, M.

H. Nagamori, K. Kajikawa, H. Takezoe, A. Fukuda, S. Ukishima, M. Iijima, Y. Takahashi, E. Fukada, Jpn. J. Appl. Phys. 31, 553 (1992).
[CrossRef]

Jing, Z.

U. Emmerichs, C. Meyer, H. J. Bakker, H. Kurz, C. H. Bjorkman, C. E. Shearon, Y. Ma, T. Yasuda, Z. Jing, G. Lucovsky, J. Whitten, Phys. Rev. B 50, 5506 (1994).
[CrossRef]

Kajikawa, K.

H. Nagamori, K. Kajikawa, H. Takezoe, A. Fukuda, S. Ukishima, M. Iijima, Y. Takahashi, E. Fukada, Jpn. J. Appl. Phys. 31, 553 (1992).
[CrossRef]

Kime, Y. J.

S. Chang, L. J. Brillson, Y. J. Kime, D. S. Rioux, P. D. Kirchner, G. D. Pettit, J. M. Woodall, Phys. Rev. Lett. 64, 2551 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Kirchner, P. D.

S. Chang, L. J. Brillson, Y. J. Kime, D. S. Rioux, P. D. Kirchner, G. D. Pettit, J. M. Woodall, Phys. Rev. Lett. 64, 2551 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Klapwijk, T. M.

D. R. Heslinga, H. H. Weitering, D. P. van der Werf, T. M. Klapwijk, T. Hibma, Phys. Rev. Lett. 64, 1589 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Kurz, H.

C. Meyer, G. Lüpke, U. Emmerichs, F. Wolter, H. Kurz, C. H. Bjorkman, G. Lucovsky, Phys. Rev. Lett. 74, 3001 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

U. Emmerichs, C. Meyer, H. J. Bakker, H. Kurz, C. H. Bjorkman, C. E. Shearon, Y. Ma, T. Yasuda, Z. Jing, G. Lucovsky, J. Whitten, Phys. Rev. B 50, 5506 (1994).
[CrossRef]

Kuzyk, M. G.

Lucovsky, G.

C. Meyer, G. Lüpke, U. Emmerichs, F. Wolter, H. Kurz, C. H. Bjorkman, G. Lucovsky, Phys. Rev. Lett. 74, 3001 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

U. Emmerichs, C. Meyer, H. J. Bakker, H. Kurz, C. H. Bjorkman, C. E. Shearon, Y. Ma, T. Yasuda, Z. Jing, G. Lucovsky, J. Whitten, Phys. Rev. B 50, 5506 (1994).
[CrossRef]

Lüpke, G.

C. Meyer, G. Lüpke, U. Emmerichs, F. Wolter, H. Kurz, C. H. Bjorkman, G. Lucovsky, Phys. Rev. Lett. 74, 3001 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

G. Lüpke, D. J. Bottomley, H. M. van Driel, Phys. Rev. B 47, 10389 (1993).
[CrossRef]

Ma, Y.

U. Emmerichs, C. Meyer, H. J. Bakker, H. Kurz, C. H. Bjorkman, C. E. Shearon, Y. Ma, T. Yasuda, Z. Jing, G. Lucovsky, J. Whitten, Phys. Rev. B 50, 5506 (1994).
[CrossRef]

Marowsky, G.

G. Marowsky, E. Heinemann, M. Pinnow, F. Sieverdes, Nonlin. Opt. 7, 29 (1994).

Meyer, C.

C. Meyer, G. Lüpke, U. Emmerichs, F. Wolter, H. Kurz, C. H. Bjorkman, G. Lucovsky, Phys. Rev. Lett. 74, 3001 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

U. Emmerichs, C. Meyer, H. J. Bakker, H. Kurz, C. H. Bjorkman, C. E. Shearon, Y. Ma, T. Yasuda, Z. Jing, G. Lucovsky, J. Whitten, Phys. Rev. B 50, 5506 (1994).
[CrossRef]

Miller, R. D.

D. M. Burland, R. D. Miller, C. A. Walsh, Chem. Rev. 94, 31 (1994).
[CrossRef]

Moss, D. J.

J. E. Sipe, D. J. Moss, H. M. van Driel, Phys. Rev. B 35, 1129 (1987).
[CrossRef]

Murzina, T. V.

Nagamori, H.

H. Nagamori, K. Kajikawa, H. Takezoe, A. Fukuda, S. Ukishima, M. Iijima, Y. Takahashi, E. Fukada, Jpn. J. Appl. Phys. 31, 553 (1992).
[CrossRef]

Nordmann, J.

P. Röhl, B. Andress, J. Nordmann, Appl. Phys. Lett. 59, 2793 (1991).
[CrossRef]

Pettit, G. D.

S. Chang, L. J. Brillson, Y. J. Kime, D. S. Rioux, P. D. Kirchner, G. D. Pettit, J. M. Woodall, Phys. Rev. Lett. 64, 2551 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Pinnow, M.

G. Marowsky, E. Heinemann, M. Pinnow, F. Sieverdes, Nonlin. Opt. 7, 29 (1994).

Rioux, D. S.

S. Chang, L. J. Brillson, Y. J. Kime, D. S. Rioux, P. D. Kirchner, G. D. Pettit, J. M. Woodall, Phys. Rev. Lett. 64, 2551 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Röhl, P.

P. Röhl, B. Andress, J. Nordmann, Appl. Phys. Lett. 59, 2793 (1991).
[CrossRef]

Schlaich, H.

Sessler, G. M.

G. M. Sessler, IEEE Trans. Electr. Insul. 24, 395 (1989).
[CrossRef]

Shearon, C. E.

U. Emmerichs, C. Meyer, H. J. Bakker, H. Kurz, C. H. Bjorkman, C. E. Shearon, Y. Ma, T. Yasuda, Z. Jing, G. Lucovsky, J. Whitten, Phys. Rev. B 50, 5506 (1994).
[CrossRef]

Shen, Y. R.

Y. R. Shen, Nature (London) 337, 519 (1989).
[CrossRef]

Sieverdes, F.

G. Marowsky, E. Heinemann, M. Pinnow, F. Sieverdes, Nonlin. Opt. 7, 29 (1994).

Sipe, J. E.

J. E. Sipe, D. J. Moss, H. M. van Driel, Phys. Rev. B 35, 1129 (1987).
[CrossRef]

Sohn, J. E.

Takahashi, Y.

H. Nagamori, K. Kajikawa, H. Takezoe, A. Fukuda, S. Ukishima, M. Iijima, Y. Takahashi, E. Fukada, Jpn. J. Appl. Phys. 31, 553 (1992).
[CrossRef]

Takezoe, H.

H. Nagamori, K. Kajikawa, H. Takezoe, A. Fukuda, S. Ukishima, M. Iijima, Y. Takahashi, E. Fukada, Jpn. J. Appl. Phys. 31, 553 (1992).
[CrossRef]

Ukishima, S.

H. Nagamori, K. Kajikawa, H. Takezoe, A. Fukuda, S. Ukishima, M. Iijima, Y. Takahashi, E. Fukada, Jpn. J. Appl. Phys. 31, 553 (1992).
[CrossRef]

van der Werf, D. P.

D. R. Heslinga, H. H. Weitering, D. P. van der Werf, T. M. Klapwijk, T. Hibma, Phys. Rev. Lett. 64, 1589 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

van Driel, H. M.

G. Lüpke, D. J. Bottomley, H. M. van Driel, Phys. Rev. B 47, 10389 (1993).
[CrossRef]

J. E. Sipe, D. J. Moss, H. M. van Driel, Phys. Rev. B 35, 1129 (1987).
[CrossRef]

Walsh, C. A.

D. M. Burland, R. D. Miller, C. A. Walsh, Chem. Rev. 94, 31 (1994).
[CrossRef]

Weitering, H. H.

D. R. Heslinga, H. H. Weitering, D. P. van der Werf, T. M. Klapwijk, T. Hibma, Phys. Rev. Lett. 64, 1589 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Whitten, J.

U. Emmerichs, C. Meyer, H. J. Bakker, H. Kurz, C. H. Bjorkman, C. E. Shearon, Y. Ma, T. Yasuda, Z. Jing, G. Lucovsky, J. Whitten, Phys. Rev. B 50, 5506 (1994).
[CrossRef]

Wolter, F.

C. Meyer, G. Lüpke, U. Emmerichs, F. Wolter, H. Kurz, C. H. Bjorkman, G. Lucovsky, Phys. Rev. Lett. 74, 3001 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Woodall, J. M.

S. Chang, L. J. Brillson, Y. J. Kime, D. S. Rioux, P. D. Kirchner, G. D. Pettit, J. M. Woodall, Phys. Rev. Lett. 64, 2551 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Yasuda, T.

U. Emmerichs, C. Meyer, H. J. Bakker, H. Kurz, C. H. Bjorkman, C. E. Shearon, Y. Ma, T. Yasuda, Z. Jing, G. Lucovsky, J. Whitten, Phys. Rev. B 50, 5506 (1994).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

P. Röhl, B. Andress, J. Nordmann, Appl. Phys. Lett. 59, 2793 (1991).
[CrossRef]

Chem. Rev. (1)

D. M. Burland, R. D. Miller, C. A. Walsh, Chem. Rev. 94, 31 (1994).
[CrossRef]

IEEE Trans. Electr. Insul. (2)

G. M. Sessler, IEEE Trans. Electr. Insul. 24, 395 (1989).
[CrossRef]

E. Bihler, K. Holdik, W. Eisenmenger, IEEE Trans. Electr. Insul. 24, 541 (1989).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Jpn. J. Appl. Phys. (1)

H. Nagamori, K. Kajikawa, H. Takezoe, A. Fukuda, S. Ukishima, M. Iijima, Y. Takahashi, E. Fukada, Jpn. J. Appl. Phys. 31, 553 (1992).
[CrossRef]

Nature (1)

Y. R. Shen, Nature (London) 337, 519 (1989).
[CrossRef]

Nonlin. Opt. (1)

G. Marowsky, E. Heinemann, M. Pinnow, F. Sieverdes, Nonlin. Opt. 7, 29 (1994).

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. B (3)

J. E. Sipe, D. J. Moss, H. M. van Driel, Phys. Rev. B 35, 1129 (1987).
[CrossRef]

G. Lüpke, D. J. Bottomley, H. M. van Driel, Phys. Rev. B 47, 10389 (1993).
[CrossRef]

U. Emmerichs, C. Meyer, H. J. Bakker, H. Kurz, C. H. Bjorkman, C. E. Shearon, Y. Ma, T. Yasuda, Z. Jing, G. Lucovsky, J. Whitten, Phys. Rev. B 50, 5506 (1994).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (3)

C. Meyer, G. Lüpke, U. Emmerichs, F. Wolter, H. Kurz, C. H. Bjorkman, G. Lucovsky, Phys. Rev. Lett. 74, 3001 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

D. R. Heslinga, H. H. Weitering, D. P. van der Werf, T. M. Klapwijk, T. Hibma, Phys. Rev. Lett. 64, 1589 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

S. Chang, L. J. Brillson, Y. J. Kime, D. S. Rioux, P. D. Kirchner, G. D. Pettit, J. M. Woodall, Phys. Rev. Lett. 64, 2551 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Other (1)

T. F. Heinz, in Nonlinear Surface Electromagnetic Phenomena, H.-E. Ponath, G. Stegeman, eds. (Elsevier, Amsterdam, 1991), Chap. 5, pp. 353–416.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Line scans of I x , x ( 2 ω ) and β(2ω) from the Au microstrip lines on the Si(100) substrate for different applied voltages φ: (a) I x , x ( 2 ω ) for φ = 0 V, (b) β(2ω) for φ = −5 V, and (c) β(2ω) for φ = 5 V.

Fig. 2
Fig. 2

Dependence of I x , x ( 2 ω ) on the voltage φ at the right (R) Au–Si Schottky contact. The solid curve represents the quasi-parabolic dependence.

Fig. 3
Fig. 3

I x , x ( 2 ω ) line scan from the poled polymer. The positions of the two intensity peaks correspond to the edges of the poling electrode. The inset shows the coordinate system and a cross section of the poled polymer before removal of the upper poling electrode.

Equations (1)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

I x , x ( 2 ω ) χ x x x ( 2 ) + χ x x x x ( 3 ) E x dc 2 I x ( ω ) 2 ,

Metrics