等离激元金属中费米面各向异性提升高效热载流子提取的潜力
材料科学
2022-12-12 v2
摘要
要实现等离激元热载流子收集在能量转换和光电探测中的潜力，需要新材料来解决载流子在金属内能量弛豫前被提取这一瓶颈。利用光学响应和载流子输运性质的第一性原理计算，我们表明，费米速度主要限制在一或两个方向上的方向性导体，在高效热载流子收集方面具有显著优势。我们表明，类薄膜导体 PtCoO 和 CrAlC 的光学响应类似于二维金属，而类线导体 CoSn 和 YCoB 的光学响应类似于一维金属，这可在小尺寸下实现高模式限制和高效光收集，同时仍使用具有高载流子密度的三维材料。这些材料中的载流子寿命和输运距离，尤其是 PtCoO 和 CoSn 中，可与贵金属相媲美。最重要的是，我们预测由于平行于金属表面的载流子速度分量很小，所有这些材料向半导体中的载流子注入效率可超过 10%，大幅优于贵金属向半导体中典型的低于 0.1% 的注入效率。
引用
@article{arxiv.2205.05007,
title = {Fermi surface anisotropy in plasmonic metals increases the potential for efficient hot carrier extraction},
author = {Sushant Kumar and Christian Multunas and Ravishankar Sundararaman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.05007},
year = {2022}
}
备注
9 pages, 8 figures, SI within source archive