Что такое горячие электроны?

Горячие электроны (разновидность «горячих носителей») — это электроны, которые приобрели очень высокий уровень кинетической энергии после ускорения сильным электрическим полем в областях с высокой напряженностью поля внутри полупроводника. Из-за их высокой кинетической энергии они могут быть введены и захвачены в местах, где они не должны быть, образуя объемный заряд, который может привести к деградации или нестабильности полупроводника.

Что касается того, какое отношение они имеют к плазмонам, вот цитата из соответствующего исследования (моя вторая ссылка ниже):

Горячие электроны могут быть извлечены из плазмонных частиц и направлены в молекулярное электронное устройство, которое представляет собой новый механизм перехода от света к электронному транспорту.

Для получения дополнительной информации вы можете обратиться к:

Теория горячих электронов: общее обсуждение (за платным доступом)

Использование плазмон-индуцированных горячих электронов в молекулярных электронных устройствах

Горячие электроны делают невозможное: плазмон-индуцированная диссоциация H ₂ на Au

При облучении малой металлической частицы светом часть поглощенной энергии расходуется на перенос электронов из валентной зоны в зону проводимости (межзонные переходы), другая часть поглощается электронами проводимости (внутризонные переходы). Удельная теплоемкость этих электронов проводимости мала, поэтому эти электроны легко нагреваются до повышенных температур. Детали первоначального распределения электронов по уровням зоны проводимости различны для каждого случая (межзонный и внутризонный механизм). Однако возбужденные электроны (так называемые нетепловые электроны ) быстро уравновешиваются за счет электрон-электронного рассеяния в течение нескольких сотен фс, создавая распределение горячих электронов (и такие электроны называются горячими электронами) .). Распределение горячих электронов затем релаксирует за счет рассеяния электронов на фононах в течение нескольких пикосекунд. В это время горячие электроны, которым можно придать температуру, не находятся в тепловом равновесии с решеткой. Таким образом, их распределение Ферми-Дирака изменяется: часть одноэлектронных уровней ниже уровня Ферми опустошается, тогда как часть уровней выше уровня Ферми становится занятой. Это приводит к изменению диэлектрической проницаемости$\varepsilon_m$частицы. Эта модификация приводит к изменению поверхностного плазмонного резонанса частицы, который определяет ее оптические свойства. Это также причина вклада горячих электронов в оптическую нелинейность частиц.

Вывод состоит в том, что горячие электроны – это индуцированные лазерными лучами электроны, не находящиеся в тепловом равновесии с решеткой. За время своего относительно непродолжительного существования они способствуют модификации свойств плазмон-поляритонов за счет изменения диэлектрической функции металлической частицы.