Enhanced transfer efficiency of plasmonic hot-electron across Au/GaN interface by the piezo-phototronic effect

材料科学 等离子体子 异质结 光电子学 半导体 电子转移 纳米技术 有机化学 化学
作者
Yu Zhu,Congcong Deng,Chenguang He,Wei Zhao,Zhitao Chen,Shuti Li,Kang Zhang,Xingfu Wang
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:93: 106845-106845 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2021.106845
摘要

Performances of plasmon-mediated optoelectronic devices are mainly limited by the transfer efficiency of the energetic hot electrons (QEHET) from metallic nanostructures into the semiconductor active region. Here, we report a novel strategy to enhance the efficiency of plasmon-induced hot-electron transfer (PHET) across Au nanoparticles (NPs)/GaN film via the external-strain-induced piezo-phototronic effect. By performing transient absorption (TA) spectrum measurement of the Au NPs/GaN freestanding membrane under different strain conditions, the enhancement of effective QEHET is estimated to be nearly 120% under 3.57% compressive straining. This enhancement is comparable or better than previously reported achievement using other methods such as controlling the material's morphology or optimizing charge-transfer transition pathway. The mechanisms of the piezo-phototronic enhanced PHET rely on the modulated barrier height between Au NPs/GaN heterojunction. This was further confirmed by performing the photoresponse ability measurements in Au NPs/GaN film under external straining. Photoresponsivity of the plasmonic heterojunction is obviously increased/decreased when the hybrid membrane undergoes compressive/tensile strain. These results advance our understanding of the piezo-phototronic effect on QEHET in plasmonic heterostructures, and offer effective strategies to manipulate hot carrier dynamics for high-performance plasmonic devices and photoelectrochemical systems.
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