近年、金属ナノ構造の高温電子の研究に関心が高まっています。熱い電子は、フェルミレベルをはるかに上回るエネルギーに興奮している電子であり、プラズモニクス、光触媒、熱電気などのさまざまな物理的プロセスで重要な役割を果たすことができます。
熱い電子に関する重要な質問の1つは、それらを非熱のキャリアの集団と見なすことができるかどうかです。熱平衡では、電子エネルギーの分布はフェルミ-dirac分布に続き、平均電子エネルギーはフェルミエネルギーによって与えられます。ただし、高温電子が生成されると、エネルギー分布はフェルミダイラック分布から大幅に逸脱し、フェルミエネルギーよりもはるかに高い平均エネルギーを持つことができます。
金属ナノ構造内の熱い電子の生成につながる可能性のある2つの主要なメカニズムがあります。
* 光励起： 金属ナノ構造が光で照らされると、光子は金属内の電子に吸収され、これはより高いエネルギーレベルに励起される可能性があります。
* 電気注射： 高温電子は、金属ナノ構造に電圧を適用することで生成することもできます。これにより、電子が一方の電極から他の電極にトンネルを引き起こす可能性があり、これにより、熱い電子になるのに十分なエネルギーが得られます。
熱い電子が生成されると、金属ナノ構造の格子と相互作用することができ、これにより、熱い電子から格子へのエネルギーの移動につながる可能性があります。このプロセスは、電子フォノンカップリングとして知られており、金属ナノ構造の加熱につながる可能性があります。
高温電子による金属ナノ構造の加熱は、多くの重要な結果をもたらす可能性があります。たとえば、金属ナノ構造の光学特性の変化につながる可能性があり、金属ナノ構造の電気伝導率と熱伝導率にも影響を与える可能性があります。
金属ナノ構造における熱い電子の研究は複雑で挑戦的な分野ですが、熱い電子がさまざまな物理的プロセスで重要な役割を果たすことができるため、非常に重要な分野でもあります。高温電子の挙動を理解することにより、さまざまなアプリケーションに目的の特性を持つ金属ナノ構造を設計できます。
