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
1秒前
丘比特应助灼灼采纳,获得10
1秒前
无限完成签到 ,获得积分10
1秒前
浪起来发布了新的文献求助10
2秒前
谨慎树叶完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
NexusExplorer应助Ying采纳,获得10
2秒前
JamesPei应助小鱼采纳,获得10
2秒前
香蕉觅云应助甜美的尔柳采纳,获得10
2秒前
Jing完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
ShawnXZ完成签到,获得积分20
4秒前
4秒前
4秒前
pupill发布了新的文献求助30
5秒前
5秒前
慕青应助中午吃什么采纳,获得10
6秒前
6秒前
6秒前
冷傲幻香完成签到,获得积分20
6秒前
7秒前
7秒前
瘦瘦鸵鸟发布了新的文献求助10
7秒前
星辰大海应助毗昙采纳,获得30
7秒前
Candice完成签到,获得积分10
7秒前
彭于晏应助neurist采纳,获得10
8秒前
andy发布了新的文献求助10
8秒前
贺六浑完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
9秒前
sxt发布了新的文献求助10
10秒前
麋鹿发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
李李发布了新的文献求助10
11秒前
shawninsh发布了新的文献求助10
11秒前
栀夏染寒完成签到,获得积分20
12秒前
小蘑菇应助gxc采纳,获得10
12秒前
思源应助icejokers采纳,获得10
13秒前
喵喵不二完成签到 ,获得积分10
13秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 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
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 5000
Pediatric Dermoscopy Trichoscopy & Onychoscopy 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
Clinical effects of budesonide oxygen driving atomization on patients with chronic obstructive pulmonary disease at acute exacerbation phase 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7568607
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9148507
关于积分的说明 19564975
捐赠科研通 7154729
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3263092
关于科研通互助平台的介绍 2429072
邀请新用户注册赠送积分活动 2253318