Ultrafast hot-hole injection modifies hot-electron dynamics in Au/p-GaN heterostructures

材料科学 超短脉冲 异质结 化学物理 热化 光探测 非平衡态热力学 热电子 放松(心理学) 电子 纳米颗粒 纳米技术 光电子学 凝聚态物理 分子动力学 动力学(音乐) 联轴节(管道) 半导体 量子隧道 费米能级 价(化学) 纳米结构 飞秒 电子结构 金属 等离子体子 消散 石墨烯 纳米晶 载流子
作者
Giulia Tagliabue,Joseph S. DuChene,Mohamed Abdellah,Adela Habib,David J. Gosztola,Yocefu Hattori,Wen-Hui Cheng,Kaibo Zheng,Sophie E. Canton,Ravishankar Sundararaman,Jacinto Sá,Harry A. Atwater
出处
期刊:Nature Materials [Nature Portfolio]
卷期号:19 (12): 1312-1318 被引量:223
标识
DOI:10.1038/s41563-020-0737-1
摘要

Harvesting non-equilibrium hot carriers from photo-excited metal nanoparticles has enabled plasmon-driven photochemical transformations and tunable photodetection with resonant nanoantennas. Despite numerous studies on the ultrafast dynamics of hot electrons, to date, the temporal evolution of hot holes in metal-semiconductor heterostructures remains unknown. An improved understanding of the carrier dynamics in hot-hole-driven systems is needed to help expand the scope of hot-carrier optoelectronics beyond hot-electron-based devices. Here, using ultrafast transient absorption spectroscopy, we show that plasmon-induced hot-hole injection from gold (Au) nanoparticles into the valence band of p-type gallium nitride (p-GaN) occurs within 200 fs, placing hot-hole transfer on a similar timescale as hot-electron transfer. We further observed that the removal of hot holes from below the Au Fermi level exerts a discernible influence on the thermalization of hot electrons above it, reducing the peak electronic temperature and decreasing the electron-phonon coupling time relative to Au samples without a pathway for hot-hole collection. First principles calculations corroborate these experimental observations, suggesting that hot-hole injection modifies the relaxation dynamics of hot electrons in Au nanoparticles through ultrafast modulation of the d-band electronic structure. Taken together, these ultrafast studies substantially advance our understanding of the temporal evolution of hot holes in metal-semiconductor heterostructures and suggest new strategies for manipulating and controlling the energy distributions of hot carriers on ultrafast timescales.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
CipherSage应助tangyuan采纳,获得10
1秒前
2秒前
CipherSage应助4645采纳,获得10
3秒前
谢雅琦发布了新的文献求助30
3秒前
所所应助Circle采纳,获得10
4秒前
sss发布了新的文献求助10
5秒前
SJY完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
duyu发布了新的文献求助10
7秒前
LamuQili完成签到,获得积分10
7秒前
LR完成签到,获得积分10
10秒前
希望天下0贩的0应助张涛采纳,获得10
10秒前
10秒前
10秒前
11秒前
苹果小伙发布了新的文献求助10
11秒前
Rikuya发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
13秒前
13秒前
14秒前
STEAD完成签到,获得积分10
16秒前
4645发布了新的文献求助10
16秒前
lzg关闭了lzg文献求助
17秒前
tangyuan发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
18秒前
Circle关注了科研通微信公众号
18秒前
haha发布了新的文献求助10
19秒前
西瓜二郎发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
21秒前
烟花应助Joseph0209采纳,获得10
21秒前
22秒前
22秒前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
22秒前
orixero应助科研通管家采纳,获得10
22秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
田様应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 2000
Burger's Medicinal Chemistry, Drug Discovery and Development, Volumes 1 - 8, 8 Volume Set, 8th Edition 1800
Cronologia da história de Macau 1600
文献PREDICTION EQUATIONS FOR SHIPS' TURNING CIRCLES或期刊Transactions of the North East Coast Institution of Engineers and Shipbuilders第95卷 1000
BRITTLE FRACTURE IN WELDED SHIPS 1000
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 物理化学 光电子学 细胞生物学 基因 电极 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6148375
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7975136
关于积分的说明 16569487
捐赠科研通 5258900
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2808033
邀请新用户注册赠送积分活动 1788283
关于科研通互助平台的介绍 1656754