Hot-electron effects in plasmonic structures have been recently investigated aspotential alternative mechanisms for solar energy harvesting and photodetection.[1][2][3] Hot-electron effects provide a semiconductor free route for the conversionof photons into electrical power. Here we investigate plasmonic hot electron effectsin Metal-Insulator-Metal (MIM) structures using X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). XPS has been previously used to investigate optoelectronic effects insemiconductors and nanocomposite surfaces. [4][5][6] Here, a similar approach isused to characterize the plasmonic and hot electron effects in MIM Junctions.Monochromatic Laser excitation with 450, 532 and 650 nm wavelengths areemployed to illuminate the plasmonic surfaces fabricated using thermalevaporation, atomic layer deposition and electron beam lithography. The top metalof the MIM structures act as the plasmonic antenna (metal nanodiscs andgratings/stripes) that provide wavelength selective or wide band optical absorption.Plasmonic enhancement at the interface between the top metal and the insulatorenhances the absorption of light in the device and leads to excitation of a largernumber of hot electrons from the metal. Hot electron effects are characterizedthrough studying the metal-insulator-metal junction and comparing shifts ofbinding energy belonging to the top metal islands for dark and illuminatedconditions. XPS spectrum provides important information regarding the plasmonicand hot electron effects in the interface between top metal and the dielectric. Asystematic study of the dependence of the XPS spectra on excitation wavelength,light intensity, polarization, insulator thickness and nanostructure geometry ispresented. Effects of using different metals and insulator materials are also studiedin symmetric and asymmetric tunnel junctions.

Sıcak-elektronların plazmonik yapılarda oluşturduğu etkiler bir süredir güneşenerjisi dönüşümü ve fotodetektör teknolojisinde alternatif mekanizmalar olarakaraştırılmaktadır. Potansiyel olarak, sıcak elektron etkileri fotonların elektrikselgüce çevrilmesi için yarı iletken içermeyen bir yol sağlamaktadır. [1][2][3] Burada,X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) kullanarak sıcak elektronun metalyalıtkan-metal yapılar üzerindeki etkilerini araştırmaktayız. XPS geçmiş yıllardayarı iletken malzemelerde ve nanokompozit yüzeylerde optoelektronik etkileriaraştırmak için kullanılmıştır.[4][5][6] Buna benzer bir yöntem ile, metal-yalıtkanmetalyapılardaki plazmonik ve sıcak elektron etkileri karakterize edilmektedir.Dalga boyu 450 nm, 532 nm ve 650 nm olan lazerler, termal buharlaştırıcı, atomikboyutta katman kaplama ve elektron ışını litografisi kullanılarak elde edilenplazmonik yüzeyleri aydınlatmak için kullanılmıştır. Plazmonik anten (metalnanodiskler ve ızgaralı/şeritli yapılar) olarak davranan metal-yalıtkan-metalyapıların üst tabakasındaki metal, dalgaboyu seçici ya da geniş bant optik soğurmasağlamaktadır. Üst metal tabaka ve yalıtkan ara yüzeydeki plazmonik güçlendirmeyapıdaki ışığın soğrulmasını arttırmakta ve metalden daha çok sayıda sıcakelektronun uyarılmasına öncülük etmektedir. Sıcak elektron etkileri üst metaltabakanın bağlanma enerjisindeki kaymaların karanlık ve aydınlık ortamlardakikarşılaştırılması ile karakterize edilmiştir. XPS spektrumu üst metal tabaka veyalıtkan ara yüzeydeki plazmonik ve sıcak elektron etkileri hakkında önemlibilgiler sağlamaktadır. XPS spektrumunun, plazmonik uyarılma dalga boyu, ışıkyoğunluğu, polarizasyon, yalıtkan kalınlığı ve nanoyapı geometrisi ile olan ilişkisisistematik bir şekilde sunulmuştur. Simetrik ve asimetrik tünel bariyerlerinde alttaşve yalıtkan olarak farklı malzemeler kullanılmasının etkileri de ayrıca çalışılmıştır.