基于等离激元宽带吸收体的热载流子提取

从金属纳米结构中提取热电荷载流子是用于光催化、光伏和光探测应用的一种非常有前景的方法。一个限制是许多金属纳米结构仅支持单一等离激元共振，从而将光到电荷载流子的活动限制在光谱带内。本文中，我们证明可将等离激元纳米颗粒单层组装在多堆叠层状结构上，实现宽带、近全光吸收，且该吸收在空间上定域于纳米颗粒层。我们表明，这种增强的光吸收导致等离激元纳米结构的光子到电子转换效率提高 $\sim$ 40 倍。我们开发了一个模型，成功捕捉了这些结构中等离激元热电子电荷生成与分离的基本物理过程。该模型还使我们确定，高效热载流子提取仅限于具有以下特征的光谱区域：拥有高于肖特基结能量的光子与金属纳米颗粒的局域光吸收重叠。