等离激元纳米结构中的热电子动力学
介观与纳米尺度物理
2023-12-20 v4 光学
摘要
良导体表面附近可移动电荷载流子的相干振荡——表面等离激元——已被应用于信息技术、清洁能源、高密度数据存储、光伏、化学、生物学、医学和安全等领域的诸多方面。光可与表面等离激元耦合并被限制在金属与相邻材料的界面附近。这导致了纳米尺度的光局域化(以其他任何方式都无法实现)以及相关的电磁场增强。与表面等离激元相关的微观电子动力学效应能够显著影响导体表面附近的物理和化学过程,这不仅源于高电场,也通过高能载流子的激发:费米能级以下的空穴或以上的电子。当保留在等离激元介质内部时,这些所谓的热载流子会产生非线性的、Kerr 型的、对用光控光十分重要的光学效应。它们也可转移到纳米结构周围,产生光电流,或可与相邻分子和材料相互作用,诱导光化学转化。理解等离激元纳米结构中热载流子及其相关效应的动力学,对于开发超快探测器和非线性光学元件、宽带光催化、增强型纳米光电器件、纳米尺度和超快温度控制,以及未来其他技术至关重要。本综述将讨论等离激元产生的热电子的基础、研究它们的理论描述和实验方法,并描述金属界面处热电子过程最具前景应用的典型过程与实例。
引用
@article{arxiv.2302.10247,
title = {Hot-electron dynamics in plasmonic nanostructures},
author = {Jacob Khurgin and Anton Yu. Bykov and Anatoly V. Zayats},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.10247},
year = {2023}
}