表面等离激元与小尺度体系电子输运耦合的研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ah20090907
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本论文研究了等离激元与小尺度体系电子输运的耦合。等离激元与电子的输运是金属中最基本的激发形式,它们之间的耦合也是许多物理现象产生的机制所在,如光增强电导、光催化和光电器件等。我们将从第一性原理出发,致力于理解等离激元与电子输运耦合的动力学过程和机理。  首先我们用含时密度泛函理论研究了等离激元与单个Na原子的传输的耦合。发现表面等离激元可以通过三种模式与原子电子输运耦合,分别是偶极、四极和电荷传输等离激元模式。这些模式对通过原子的光电流均有提升作用。  然后,我们研究了等离激元与多原子体系的耦合,包括原子环与原子链体系。这两种模型具有相似的吸收光谱,但是其光电导却大不相同。在原子激发区域,原子链的电导基本不变,而原子环的电导随原子数增加而阶梯状增加。这些结果可以通过等离激元与原子的激发耦合强弱来理解:只有分子的激发与等离激元在对称性和能量上匹配才可以有效耦合,从而增强电流和电导。  最后我们将这些结论推广到烷链及苯环体系,这些体系在实验上已经可以实现,便于在实验中验证。通过计算,我们发现表面等离激元与分子传输耦合的结果与我们之前的发现非常吻合。  通过对等离激元与小尺度体系电子输运耦合的系统研究,我们更深入的理解等离激元与电子输运的相互作用,包括耦合模式及影响耦合强度的因素。这些发现可以帮助理解实验中产生的现象并可以进一步指导新的实验,对太阳能电池、光催化和光探测器等的发展有重要的意义。
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