최근에는 금속 나노 구조에서 뜨거운 전자에 대한 연구에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 뜨거운 전자는 Fermi 수준보다 훨씬 높은 에너지에 흥분된 전자이며, Plasmonics, Photocalysis 및 열전과 같은 다양한 물리적 과정에서 중요한 역할을 할 수 있습니다.
뜨거운 전자에 대한 주요 질문 중 하나는 비열한 운반체 집단으로 간주 될 수 있는지 여부입니다. 열 평형에서, 전자 에너지의 분포는 페르미-디락 분포를 따르고, 평균 전자 에너지는 페르미 에너지에 의해 주어진다. 그러나, 뜨거운 전자가 생성되면, 그들의 에너지 분포는 Fermi-Dirac 분포에서 크게 벗어날 수 있으며, 페르미 에너지보다 훨씬 높은 평균 에너지를 가질 수 있습니다.
금속 나노 구조에서 뜨거운 전자를 생성 할 수있는 두 가지 주요 메커니즘이 있습니다.
* 광학 여기 : 금속 나노 구조가 빛으로 조명되면, 광자는 금속의 전자에 의해 흡수 될 수 있으며, 이는 더 높은 에너지 수준으로 흥분시킬 수 있습니다.
* 전기 주입 : 뜨거운 전자는 또한 금속 나노 구조에 전압을 적용함으로써 생성 될 수있다. 이로 인해 전자가 한 전극에서 다른 전극으로 터널을 터널하게 만들 수 있으며, 이로 인해 뜨거운 전자가 될 수있는 충분한 에너지를 줄 수 있습니다.
뜨거운 전자가 생성되면 금속 나노 구조의 격자와 상호 작용할 수 있으며, 이는 뜨거운 전자에서 격자로 에너지를 전달할 수 있습니다. 이 공정은 전자-포논 커플 링으로 알려져 있으며 금속 나노 구조의 가열로 이어질 수 있습니다.
뜨거운 전자에 의한 금속 나노 구조의 가열은 여러 가지 중요한 결과를 초래할 수 있습니다. 예를 들어, 금속 나노 구조의 광학적 특성의 변화를 초래할 수 있으며 금속 나노 구조의 전기 전도성 및 열전도율에도 영향을 줄 수 있습니다.
금속 나노 구조에서 뜨거운 전자에 대한 연구는 복잡하고 어려운 분야이지만, 뜨거운 전자가 다양한 물리적 과정에서 중요한 역할을 할 수 있기 때문에 매우 중요한 분야이기도합니다. 뜨거운 전자의 거동을 이해함으로써 다양한 응용 분야에 원하는 특성을 갖는 금속 나노 구조를 설계 할 수 있습니다.
