铝纳米颗粒中等离子体诱导热载流子的原子尺度理论

从局部表面等离子体(LSPs)衰减产生的热电子和空穴在铝纳米结构中具有广泛的应用前景，包括光催化、光探测及其他光电子器件。本文采用一种新近发展的建模方法，对铝纳米球中的热载流子生成进行理论研究。该方法将宏观麦克斯韦方程的解与大规模原子紧束缚模拟相结合。与常规等离子体金属（如金或银）不同，我们发现铝纳米颗粒中热电子和空穴的能量分布几乎恒定，适用于所有允许的能量。仅在较高光子能量下，观察到接近费米能级的高能空穴和电子生成率下降，这归因于带结构效应抑制了跨带衰减通道。我们还研究了热载流子特性随纳米颗粒直径和环境介电常数的依赖性。本研究的洞见可为高效的铝基热载流子器件的实验研究提供指导。