等离激元纳米颗粒的光电子发射：表面与体积光电效应的比较

我们研究了光电子从等离激元纳米颗粒向周围基质的发射。我们考虑了纳米颗粒光电效应的两种机制——表面机制和体积机制，并使用了这两种效应的模型，从而获得了纳米颗粒光电子发射速率的解析结果。计算针对球形纳米颗粒表面的阶跃势进行，并使用了热电子冷却的简化模型。我们强调了表面机制中纳米颗粒边界处介电常数不连续性的影响，这导致纳米颗粒的光电子发射速率相较于不存在这种不连续性的情况显著增加（达 5 倍）。对于等离激元纳米颗粒，首次对两种光电效应机制进行了比较，结果表明表面光电效应至少不逊于体积光电效应，这与 Tamm 和 Schubin 在 1931 年开创性地发展光电效应的量子力学理论时首先针对平坦金属表面得出的结果一致。根据我们的计算，表面效应的这种优势是由于在体积机制情景下，热载流子从纳米颗粒内部传播到其表面过程中发生了有效的冷却。在开发基于光电效应的器件以及利用来自等离激元纳米天线的热电子时，必须同时考虑这两种机制。