面向高效热载流子收集与光电压探测的片上单晶等离激元光电子学
光学
2025-09-18 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
应用物理
摘要
大面积化学合成的纳米级厚度单晶金属因其相对于纳米加工多晶材料更为优越的等离激元特性,已成为片上纳米光子应用中颇具前景的材料.尽管近期研究大多聚焦于其光学特性,但其在高性能光电子功能中极具潜力的电学与光学综合最优特性,仍鲜有探索.本文提出一种基于由合成金薄片制成的纳米线的单晶等离激元光电子学平台,并展示其在显著增强的热载流子收集、电致发光以及光电压探测方面的能力.值得注意的是,单晶金纳米间隙器件的开路光电压较之多晶器件提升了一个数量级,在片上器件密度与单位面积响应度方面代表了已报道的最高光电压传感性能之一.我们的分析表明,这一增强主要归因于单晶器件中电子-声子散射的抑制以及热载流子隧穿效率的提升.这些结果凸显了大面积单晶纳米结构在纳米尺度热载流子传输的基础研究以及可扩展的电驱动纳米光子应用中的潜力.
引用
@article{arxiv.2507.20022,
title = {On-chip Single-crystal Plasmonic Optoelectronics for Efficient Hot Carrier Collection and Photovoltage Detection},
author = {Yunxuan Zhu and Sai. C. Yelishala and Shusen Liao and Jackson Shropshire and Douglas Natelson and Longji Cui},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.20022},
year = {2025}
}