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金属-电介质异质结构中热等离子体电子的超快输运与弛豫

DOI：10.1103/PhysRevB.100.045412 期刊：Physical Review B 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 由于弹道电子输运的超短时标特性，热非平衡电子的弛豫动力学通常被视为局域过程。通过利用金属-介质异质结构中的传播表面等离极化激元（SPs），我们证明局域（弛豫）与非局域（输运）热电子动力学共同贡献于瞬态光学响应。两组独立泵浦-探测实验获得的数据表明：在SP共振条件下，非热电子产生效率与非局域弛豫时标均显著增强。我们建立了一个包含SP激发的简易动力学模型（该模型同时考虑金属中的局域与非局域电子弛豫），并完整分析了集体电子激发情形下的非平衡电子动力学过程。研究结果阐明了SPs在非平衡电子动力学中的作用，同时展示了超快等离子体学在调控金属纳米结构中热电子时空分布方面的广阔前景。
作者： Ilya Razdolski，Alexander L. Chekhov，Alexander I. Stognij，Andrzej Stupakiewicz
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研究概述 实验方案

研究目的

研究表面等离极化激元（SPs）在金属-电介质异质结构中热非平衡电子的超快输运与弛豫动力学中的作用。

研究成果

研究表明，表面等离极化激元会显著影响金属-介质异质结构中热电子的超快输运与弛豫动力学过程。通过调控等离激元激发，可定制热电子的时空分布特性，为超快等离激元应用提供新思路。该发现强调了在设计等离激元器件时需同时考虑局域与非局域电子动力学的重要性。

研究不足

该研究聚焦于特定的金属-电介质异质结构（金/钴掺杂钇铁石榴石），可能无法直接适用于其他材料或构型。等离子体纳米结构中电子动力学的复杂性需要进一步的理论和实验探索，以充分理解局域与非局域弛豫过程之间的相互作用。

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