在光电子学、光化学和太阳能收集方面,等离子体激元驱动热载流子的超快激发和传输动力学发展,是至关重要的。然而,这些高度非平衡载流子行为相关的超短时间和长度尺度,减弱了从头算量子理论的实验验证。
近日,美国 斯坦福大学(Stanford University)Mohammad Taghinejad,Mark L. Brongersma等,在Science上发文,提出了一种研究等离子体激元热载流子动力学的方法,并分析了光发射热载流子photo-ejected hot carriers辐射相干太赫兹的时间波形,这产生于具有对称性破缺的设计纳米天线。研究发现,对于从金纳米天线发射的弹道载流子,约11飞秒时间尺度就包括了等离子体激元寿命和弹道传输时间。太赫兹场偏振和相位敏感检测验证了其弹道传输轨迹。该项方法,开启了探索光激发纳米结构中的超快载流子动力学。Determining hot-carrier transport dynamics from terahertz emission图1.等离子体激元激发场、热载流子输运和辐射太赫兹场之间时空相互作用。
图2.整流热电子和热空穴输运的太赫兹辐射测量。
图3.基于太赫兹辐射,探测热电子输运动力学。
图4.热电子平面内传输轨迹与照射极化的关联特性。
当电子被光激发到导带高处时,通常电子会迅速热化,并通过散射过程而损失能量。有效地提取上导带中的热载流子,将有助于降低能耗。但是,却因缺乏对所涉及过程的理解,而备受阻碍。该项研究,开发了基于分析热载流子发射的太赫兹脉冲技术。建模揭示了热载流子传输的时空动力学,这为开发利用这些高能热载流子应用(如能量收集和光化学),提供更清晰的愿景。https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj5612DOI: 10.1126/science.adj5612声明:仅代表译者个人观点,小编水平有限,如有不当之处,请在下方留言指正!