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

材料科学 超短脉冲 凝聚态物理 动力学(音乐) 声子 半导体
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 Sa,Harry A Atwater,Giulia Tagliabue,Joseph S. DuChene,Mohamed Abdellah,Adela Habib,David J. Gosztola,Yocefu Hattori,Wen Hui Cheng,Kaibo Zheng
出处
期刊:Nature Materials [Springer Nature]
卷期号:19 (12): 1312-1318 被引量:211
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
JokerCing完成签到,获得积分10
刚刚
wkjfh应助1111111111111采纳,获得10
刚刚
山水完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
2秒前
2秒前
ytnju发布了新的文献求助10
2秒前
林非鹿发布了新的文献求助10
3秒前
orixero应助天空之城采纳,获得10
3秒前
璇璇完成签到,获得积分10
3秒前
hr发布了新的文献求助10
3秒前
浮游应助Lx采纳,获得10
3秒前
3秒前
xyg发布了新的文献求助10
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
龙猫发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
平常的惜天完成签到,获得积分10
4秒前
叶寻发布了新的文献求助30
4秒前
destiny发布了新的文献求助10
5秒前
zml发布了新的文献求助10
5秒前
余真谛发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
6秒前
李爱国应助暴躁de晶采纳,获得30
6秒前
6秒前
6秒前
缪欣桐发布了新的文献求助10
6秒前
YSY完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
传奇3应助ggun采纳,获得30
7秒前
Taishan完成签到,获得积分10
7秒前
wyiii完成签到,获得积分10
8秒前
含蓄芷波发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
Akim应助maiden采纳,获得10
9秒前
希望天下0贩的0应助小杜采纳,获得10
9秒前
JokerC完成签到,获得积分10
10秒前
Ivan完成签到 ,获得积分10
10秒前
leslie完成签到,获得积分10
10秒前
高分求助中
Theoretical Modelling of Unbonded Flexible Pipe Cross-Sections 10000
(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
《药学类医疗服务价格项目立项指南(征求意见稿)》 880
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
3rd Edition Group Dynamics in Exercise and Sport Psychology New Perspectives Edited By Mark R. Beauchamp, Mark Eys Copyright 2025 600
1st Edition Sports Rehabilitation and Training Multidisciplinary Perspectives By Richard Moss, Adam Gledhill 600
Digital and Social Media Marketing 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5619329
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4704120
关于积分的说明 14925930
捐赠科研通 4759609
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2550538
邀请新用户注册赠送积分活动 1513291
关于科研通互助平台的介绍 1474401