¿Qué son los electrones calientes?

Los electrones calientes (un tipo de 'portadores calientes') son electrones que han ganado niveles muy altos de energía cinética después de ser acelerados por un fuerte campo eléctrico en áreas de alta intensidad de campo dentro de un semiconductor. Debido a su alta energía cinética, pueden inyectarse y quedar atrapados en áreas donde no deberían estar, formando una carga espacial que puede causar que el semiconductor se degrade o se vuelva inestable.

En cuanto a lo que tienen que ver con los plasmones, aquí hay una cita de un estudio relevante (mi segundo enlace a continuación):

Los electrones calientes pueden extraerse de las partículas plasmónicas y dirigirse a un dispositivo electrónico molecular, lo que representa un nuevo mecanismo de transferencia de la luz al transporte electrónico.

Para obtener más información, puede consultar:

Teoría de los electrones calientes: discusión general (Detrás del muro de pago)

Explotación de electrones calientes inducidos por plasmones en dispositivos electrónicos moleculares

Los electrones calientes hacen lo imposible: disociación inducida por plasmones de H ₂ en Au

Cuando una pequeña partícula de metal es irradiada por la luz, una parte de la energía absorbida se usa para transferir electrones de la banda de valencia a la de conducción (transiciones entre bandas), la otra parte es absorbida por electrones de conducción (transiciones dentro de la banda). El calor específico de estos electrones de conducción es débil, por lo que estos electrones pueden elevarse fácilmente a temperaturas elevadas. Los detalles de cómo se distribuyen inicialmente los electrones sobre los niveles de la banda de conducción son diferentes para cada caso (mecanismo interbanda e intrabanda). Sin embargo, los electrones excitados (llamados electrones no térmicos ) se equilibran rápidamente a través de la dispersión electrón-electrón en una escala de tiempo de unos 100 fs para crear una distribución de electrones calientes (y los electrones se llaman electrones calientes). La distribución de electrones calientes luego se relaja a través de la dispersión de electrones y fonones en una escala de tiempo de unos pocos picosegundos. Durante este tiempo, los electrones calientes, a los que se les puede dar una temperatura, no están en equilibrio térmico con la red. Por lo tanto, su distribución de Fermi-Dirac se modifica, parte de los niveles de un electrón por debajo del nivel de Fermi se vacían mientras que parte de los niveles por encima del nivel de Fermi se ocupan. Esto conduce a una modificación de la constante dieléctrica.$\varepsilon_m$de una partícula. Esta modificación da como resultado una variación de la resonancia de plasmón superficial de la partícula, que gobierna sus propiedades ópticas. También es el origen de la contribución de los electrones calientes a la no linealidad óptica de las partículas.

La conclusión es que los electrones calientes son los electrones, inducidos por rayos láser, que no están en equilibrio térmico con la red. Durante su existencia relativamente corta contribuyen a la modificación de las propiedades de los plasmones-polaritones a través de la alteración de la función dieléctrica de una partícula metálica.