플라즈모닉 고온 캐리어(plasmonic hot carriers)는 태양전지 및 광촉매 분야에서 상당한 주목을 받아 왔으나, 동시에 양(positive) 및 음(negative) 극성의 고온 캐리어를 모두 수확(harvesting)하는 문제로 인해 그 잠재력은 제한되어 있다. 여기서는 두 유형의 고온 캐리어를 동시에 추출할 수 있는 전례 없는 플라즈모닉 고온 캐리어 소장치(device)를 시연한다. 본 설계는 Ag 나노프리즘(Ag nanoprisms)과 결합된 측방(lateral) Si p-n 접합 다이오드(lateral Si p-n junction diode)를 이용하여 플라즈모닉 고온 전자 및 정공(holes)을 동시에 생성하고 이를 동시에 수확(harnessing)하는 방식을 포함한다. 실험 결과와 수치해석 결과는 기판으로의 각 유형 고온 캐리어의 주입 확률(injection probabilities)이 서로 다르다는 데서 기인하여, 플라즈모닉 고온 캐리어의 생성 및 주입을 정밀하게 제어할 수 있음을 함께 보여준다. 양극(bipolar) 플라즈모닉 포토디텍터는 단일 극성 고온 캐리어를 활용하는 플라즈모닉 소자에 비해 우수한 성능을 나타내며, 이는 다이오드의 광전도성(photoconductivity) 특성에 플라즈모닉 고온 캐리어가 동시에 참여하기 때문인 것으로 설명된다. 이러한 양극성 고온 캐리어의 수확 전략은, 현저하게 향상된 광전도성과 고온 캐리어의 유연한 활용을 제공함으로써 향후 플라즈모닉 응용의 합리적 설계를 위한 길을 열어줄 것으로 기대된다.

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