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摘要
金属中电子受光激发产生热电子的内光电发射过程可以突破半导体禁带的限制,在光电探测、光伏、光催化等应用中具有重要作用。然而金属纳米结构形貌、尺寸以及肖特基势垒对热电子注入效率的影响尚不清楚。基于蒙特卡罗模拟研究了单结、平面双结结构以及单结、双结核壳纳米线结构中的载流子传输行为,分析了金属纳米结构形貌、尺寸以及肖特基势垒对热电子注入效率的影响。结果表明,在金属薄膜较厚的平面热电子系统中,双肖特基势垒结构可以减小热电子热化损失,显著提高热电子注入效率;当金属比较薄时,热电子的热化损失较小,双结与单结系统的热电子注入效率相差不大。在单结纳米线核壳结构中,电子-声子散射显著地提高了热电子注入效率,并随着金属厚度(纳米线半径)增加而下降(提高)。在双结纳米线核壳结构中,热电子到达外肖特基结界面的注入角相对内界面较小,因此外肖特基结具有更强的热电子捕获能力。随着金属厚度(纳米线半径)的增加,金属中靠近外(内)肖特基结处产生的热电子数量增加,导致注入效率提高(降低)。本研究为更好地理解不同金属纳米结构中的热电子传输行为和注入效率限制以及高性能器件设计提供指导。
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