Au/p-GaN 异质结构中热空穴动力学的超快研究
介观与纳米尺度物理
2021-07-23 v1
摘要
从光激发金属纳米颗粒中收集非平衡热载流子，已实现等离子体驱动的光化学转化以及基于共振纳米天线的可调光电探测。尽管关于热电子超快动力学的研究众多，迄今为止，金属-半导体异质结构中热空穴的时间演化仍属未知。在热空穴驱动系统中，对载流子动力学的深入理解有助于将热载流子光电子学的范畴拓展至基于热电子的器件之外。本文利用超快瞬态吸收光谱表明，等离子体诱导的热空穴从金 (Au) 纳米颗粒注入 p 型氮化镓 (p-GaN) 价带的过程发生在 200 fs 内，使热空穴转移与热电子转移处于相似时间尺度。我们进一步观察到，从 Au 费米能级以下移除热空穴对费米能级以上热电子的热化产生显著影响，与无热空穴收集通路的 Au 样品相比，其峰值电子温度降低，电子-声子耦合时间缩短。第一性原理计算佐证了这些实验观测，表明热空穴注入通过 d 带电子结构的超快调制改变了 Au 纳米颗粒中热电子的弛豫动力学。综上，这些超快研究显著推进了我们对金属-半导体异质结构中热空穴时间演化的理解，并为在超快时间尺度上操控和调控热载流子能量分布提供了新策略。
引用
@article{arxiv.1810.04238,
title = {Ultrafast Studies of Hot-Hole Dynamics in Au/p-GaN Heterostructures},
author = {Giulia Tagliabue and Joseph S. DuChene and Mohamed Abdellah and Adela Habib and Yocefu Hattori and Kaibo Zheng and Sophie E. Canton and David J. Gosztola and Wen-Hui Cheng and Ravishankar Sundararaman and Jacinto Sa and Harry A. Atwater},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.04238},
year = {2021}
}
备注
12 pages, 4 figures