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表面积与体积比驱动纳米金向电解液中的光电子注入
摘要： 来自等离子体纳米材料的热载流子因其有望在太阳能水分解等重要应用中发挥作用而受到越来越多的关注。尽管过去几十年间在等离子体电荷载流子的产生及其向金属周围环境的转移方面已取得诸多重要成果，但这些载流子的局部来源仍不明确。通过采用纳米多孔金的双连续纳米级网络进行研究，我们以统一方法全面探究了这两个子课题，并对控制宽带光学吸收以及热电子产生和注入相邻电解质（从而增强电催化析氢）的物理机制提供了前所未有的见解。这种吸收行为与金属纳米颗粒中众所周知的局域表面等离子体共振效应截然不同。当连接径尺寸较小时，我们网络中的等离子体衰减会通过电子的表面碰撞显著增强。这些表面碰撞负责将能量转移给载流子，从而从宽光谱的光子能量中产生热电子。当我们将金的连接径尺寸减小到30纳米以下时，我们展示出从纯粹激发费米能级深处5d电子的吸收，转变为显著激发"自由"6sp电子发射的吸收的转变过程。我们通过评估金网络光电极的内部量子效率随特征尺寸的变化来区分这些过程，从而提供了对纳米尺度等离子体系统中热电子产生和注入过程的尺寸依赖性理解。我们证明，与体积效应相比，表面效应占据主导地位并导致效率显著提高。需要认识到的最重要事实是，在本文所呈现的表面光电效应中，吸收和电子转移都是同一量子力学事件的一部分。
关键词： 热电子、光电发射、水分解、析氢反应、载流子注入、表面阻尼、纳米多孔金
更新于2025-10-22 19:40:53
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用于通信波长高响应度全向光电探测的有源天线硅基嵌入式沟槽
摘要： 尽管近期关于利用等离激元纳米结构实现半导体带隙能量以下光探测的研究已十分深入，但这类基于热电子的器件效率始终较低——这是由于热电子在金属纳米结构活性天线中迁移和传递时不可避免地存在能量损耗。本研究提出高折射率材料嵌入式沟槽状（ETL）活性天线概念，可在金属-半导体界面下方超浅区域（约10纳米）实现近100%吸收率，该距离远小于贵金属层中热电子的平均自由程?；谡庵諩TL活性天线，我们在零偏压条件下分别获得1310纳米和1550纳米波长处5854 nA·mW?1与693 nA·mW?1的光响应度，显著高于现有大多数工作于光通信波段、基于活性天线的硅光电探测器。此外，ETL天线策略保持了全向宽带光响应特性，在低功率密度光照（低至11.1 μW·cm?2）下仍具有优异的线性检测度（R2=0.98889）。当入射角从垂直方向变化至60°时，ETL天线器件的光响应变化幅度小于10%。这些ETL基器件兼具高响应度与宽带全向探测能力，在硅光子学、能量收集、光催化及传感器件等诸多热电子光电子应用领域展现出重要潜力。
关键词： 热电子，嵌入式，等离子体激元，肖特基，高折射率材料
更新于2025-09-23 15:23:52
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金纳米棱镜/二氧化钛上表面等离激元驱动热电子流的直接成像
摘要： 利用光导原子力显微镜（pc-AFM）直接测量TiO?基底上三角形金纳米棱镜的肖特基纳米二极管热电子通量，对揭示表面电子激发机制具有基础性意义。本研究首次通过实验证明了热电子与局域表面等离激元共振之间的内在关联——我们发现金纳米棱镜边界处的局部光电流高于内部区域，表明边界处的电场束缚形成了热点效应，从而增强了该区域的热电子流。当入射光波长接近单个金纳米棱镜的吸收峰（645 nm）时，相比532 nm波长，局域表面等离激元共振使金纳米棱镜/TiO?体系产生了更强的光诱导热电子流。研究还显示施加反向偏压可提升金纳米棱镜/TiO?的光电流，这与镜像力导致的肖特基势垒高度降低有关。这些基于pc-AFM的纳米尺度热电子通量测量结果，证实了基于热电子的能量转换过程中存在等离激元介导的高效光子能量转移。
关键词： 热电子、光导原子力显微镜、局域表面等离子体共振、肖特基二极管、场限制、金纳米棱镜
更新于2025-09-23 15:23:52
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开关瞬态对GaN HEMT动态导通电阻影响的实验评估与分析
摘要： 动态导通电阻会因导通损耗增加而影响转换器效率，这一问题较为突出。本文首次在商用高压氮化镓高电子迁移率晶体管上通过实验评估了硬开关瞬态对动态导通电阻的影响。我们设计了一种具有快速检测速度的新型R_dyn-ds,on测量电路，可在器件电流达到负载电流后49.6纳秒内实现精确测量。通过搭建双脉冲测试平台，全面评估了不同工况下开关瞬态对R_dyn-ds,on的影响。实验发现：开通/关断门极电阻对动态导通电阻影响显著，而串扰效应可忽略不计——具体而言，在400V/25A条件下，当外部门极开通（关断）电阻从0Ω增至20Ω时，R_dyn-ds,on增幅超过27%（28.2%）。研究通过详细讨论和定量分析阐释了实验现象：开通过程中R_dyn-ds,on变化主要源于热电子生成数量差异；关断瞬态中不同dv/dt斜率导致的漏极电流变化是引起R_dyn-ds,on差异的原因。
关键词： 开关瞬态、动态导通电阻、氮化镓高电子迁移率晶体管、热电子
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于共形金属纳米棒阵列的高效宽带光捕获用于热电子应用
摘要： 金属纳米结构中表面等离子体（SPs）以热电子形式发生的无辐射衰减，在光伏、光催化、光电探测和表面成像等领域具有巨大应用潜力。然而，金属纳米结构通常仅支持窄带等离子体共振；此外，热电子向肖特基界面传输过程中的热化损耗，以及热电子注入半导体时受限的动量空间，共同导致内部量子效率低下。本研究提出并实验验证了一种基于金属纳米棒阵列（NRs）的宽带超吸收器。光学上，整个可见光波段的平均吸收率高达0.8，较平面参照样品提升16倍以上。电学上，通过控制热电子优先在肖特基界面附近的平均自由程内产生，显著降低了热电子热化损耗。同时，三维肖特基结为垂直表面的热电子注入提供了大幅增加的动量空间。这些光学与电学优势使入射光子-电子转换效率（IPCE）较参照样品提升30倍以上。当光子能量Eph=3.1 eV时，IPCE可达10.9%，接近厚膜单势垒热电子器件的极限值。这种共形纳米棒系统为同步提升热电子产生、传输和收集效率提供了有效策略，有望成为高效热电子光电器件和光催化系统的卓越候选方案。
关键词： 热电子、表面等离子体、纳米棒阵列、宽带吸收器
更新于2025-09-23 15:21:21
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利用高折射率MoS<sub>2</sub>的法布里-珀罗完美吸收体平面热电子光电探测器
摘要： 基于表面等离子体激元激发的热电子光电探测（HEPD）可突破带隙限制，为能量采集开辟新途径。然而，长期以来，依赖法布里-珀罗共振的无电子束光刻热电子光电探测器因制备工艺昂贵耗时，成为实现大面积量产的瓶颈。本文提出一种由金/二硫化钼/金腔体构成的平面型无电子束光刻法布里-珀罗共振热电子光电探测器。该器件通过高折射率二硫化钼增强往返相位偏移，具有纳米级厚度、高光谱可调性及近红外波段多色光响应特性。理论预测双腔与法布里-珀罗腔集成时，其光电响应度可达23.6 mA/W。这种纳米级厚度平面堆叠结构的热电子光电探测器，是实现HEPD大面积量产的理想方案。
关键词： 热电子、光探测、二硫化钼、法布里-珀罗共振、完美吸收
更新于2025-09-23 15:21:01
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连续相位板对三种靶材实验中等离子体日冕均匀性及激光-等离子体不稳定性的影响
摘要： 研究了激光诱导塑料、铝和金等离子体中激光等离子体不稳定性产生的日冕均匀性及散射光与热电子光谱，对比了激光束使用与未使用连续相位板（CPP）的情况。施加CPP后三种材料的日冕均匀性均得到改善，但反向散射光强度与热电子发射量的抑制效果因材料不同而不同步，这被解释为CPP应用前后受激拉曼散射（SRS）和双等离子体衰变（TPD）不稳定性的阈值发生了变化。通过比较实验中三种靶材的SRS散射光强度与不同动能范围热电子数量的变化，我们得出结论：50-150 keV的热电子主要源于SRS，而150 keV以上热电子应由TPD产生——该结论可通过测量与模拟参数计算出的SRS与TPD电子等离子体波相速度差异来解释。
关键词： 热电子、等离子体冕层均匀性、激光-等离子体不稳定性
更新于2025-09-23 15:21:01
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等离子体激元热电子诱导调控可见光与红外半导体量子点的发射强度及动力学特性
摘要： 研究了通过贵金属等离子体热电子辅助调控CdSe/ZnS和红外PbS量子点的发射强度与动力学过程。该研究通过探索金/硅（Au/Si）和银/硅（Ag/Si）肖特基结对量子点衰减率的影响——当这些结与硅/铝氧化物电荷势垒近距离接触形成金属-氧化物等离子体超表面时实现。此类结构用于探究金属依赖的热电子分布及其通过肖特基结的捕获如何抑制量子点的缺陷环境，从而为利用非共振（非珀塞尔）等离子体过程控制激子动力学提供了新平台。结果表明：银超表面比金超表面更能增强CdSe/ZnS量子点的发射并延长其寿命，这凸显了Ag/Si肖特基结在热电子激发与捕获方面的高效性；同时这类结还能显著抑制远离等离子体共振频率的PbS量子点非辐射衰减率。研究证实通过热电子俘获可实现量子点缺陷的电场效应钝化，并借助这类电子近频率无关的静电场来调控量子点的发射强度与动力学过程。
关键词： 热电子、钝化、量子点、等离子体、金属氧化物
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过离子掺杂在等离子体金属/半导体光催化剂中建立新的热电子转移通道
摘要： 通过引入铁掺杂剂，开发出一种直接策略来提高Ag/TiO2等离激元光催化剂中热电子的注入效率。在TiO2带隙内形成的铁掺杂能级为转移等离激元银纳米颗粒诱导的热电子提供了额外的电子转移通道。
关键词： 热电子、等离激元光催化剂、银纳米颗粒、二氧化钛、铁掺杂剂
更新于2025-09-23 15:21:01
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铜纳米颗粒/氧化锌表面的可调谐局域表面等离子体共振与宽带可见光响应
摘要： 通过原子层沉积（ALD）的Volmer-Weber岛状生长模式，成功将等离子体铜纳米粒子（NP）沉积于氧化锌基底上。随着ALD循环次数增加，观察到铜纳米粒子逐渐演变为连续铜薄膜。采用有效介质理论通过光谱椭偏仪测定的纳米粒子介电函数实部与虚部证实：通过调控纳米粒子间距和尺寸，其局域表面等离子体共振效应可在可见光至近红外波段间实现调谐。所得铜纳米粒子/氧化锌器件在白光照射下展现出优异的光响应性能——具有高响应度值、快速响应时间以及明暗循环稳定性。该器件检测到的显著光电流源于纳米粒子表面热电子的产生及其向氧化锌导带的注入。这种可同步调控等离子体共振与器件光响应度的特性，在光电探测、光子学及光伏等诸多相关应用领域极具前景。
关键词： 原子层沉积、热电子、铜纳米粒子、光电探测器、局域表面等离子体共振
更新于2025-09-23 15:21:01