Abstract This review article aims to provide a comprehensive understanding of plasmonic nanostructures and their applications, especially on the integration of plasmonic nanostructures into devices. Over the past decades, plasmonic nanostructures and their applications have been intensively studied because of their outstanding features at the nanoscale. The fundamental characteristics of plasmonic nanostructures, in particular, the electric field enhancement, the generation of hot electrons, and thermoplasmonic effects, play essential roles in most of the practical applications. In general, these three main characteristics of plasmonic nanostructures occur concomitantly when electromagnetic waves interact with plasmonic nanostructures. However, comprehensive review investigating these three main effects of plasmonic nanostructures simultaneously remains elusive. In this article, the fundamental characteristics of plasmonic nanostructures are discussed, especially the interactions between electromagnetic waves and plasmonic nanostructures that lead to the change in near-field electric fields, the conversion of photon energy into hot electrons through plasmon decay, and the photothermal effects at the nanoscale. The applications, challenges faced in these three areas and the future trends are also discussed. This article will provide guidance towards integration of plasmonic nanostructures for functional devices for both academic researchers and engineers in the fields of silicon photonics, photodetection, sensing, and energy harvesting.

中文翻译：

---

光电探测、能量转换等领域的等离子体纳米结构

摘要 这篇综述文章旨在全面了解等离子体纳米结构及其应用，尤其是将等离子体纳米结构集成到器件中。在过去的几十年中，等离子体纳米结构及其应用由于其在纳米尺度上的突出特征而得到深入研究。等离子体纳米结构的基本特性，特别是电场增强、热电子的产生和热等离子体效应，在大多数实际应用中起着至关重要的作用。一般来说，当电磁波与等离子体纳米结构相互作用时，等离子体纳米结构的这三个主要特征会同时出现。然而，同时调查等离子体纳米结构的这三个主要影响的综合审查仍然难以捉摸。在这篇文章中，讨论了等离子体纳米结构的基本特性，特别是电磁波和等离子体纳米结构之间的相互作用导致近场电场的变化，光子能量通过等离子体衰变转化为热电子，以及光热效应在纳米级。还讨论了这三个领域的应用、面临的挑战和未来趋势。本文将为硅光子学、光电探测、传感和能量收集领域的学术研究人员和工程师提供用于功能器件的等离子体纳米结构集成的指导。讨论了等离子体纳米结构的基本特性，特别是电磁波和等离子体纳米结构之间的相互作用导致近场电场的变化，光子能量通过等离子体衰变转化为热电子，以及纳米尺度的光热效应。还讨论了这三个领域的应用、面临的挑战和未来趋势。本文将为硅光子学、光电探测、传感和能量收集领域的学术研究人员和工程师提供用于功能器件的等离子体纳米结构集成的指导。讨论了等离子体纳米结构的基本特性，特别是电磁波和等离子体纳米结构之间的相互作用导致近场电场的变化，光子能量通过等离子体衰变转化为热电子，以及纳米尺度的光热效应。还讨论了这三个领域的应用、面临的挑战和未来趋势。本文将为硅光子学、光电探测、传感和能量收集领域的学术研究人员和工程师提供用于功能器件的等离子体纳米结构集成的指导。特别是电磁波和等离子体纳米结构之间的相互作用导致近场电场的变化，光子能量通过等离子体衰变转化为热电子，以及纳米尺度的光热效应。还讨论了这三个领域的应用、面临的挑战和未来趋势。本文将为硅光子学、光电探测、传感和能量收集领域的学术研究人员和工程师提供用于功能器件的等离子体纳米结构集成的指导。特别是电磁波和等离子体纳米结构之间的相互作用导致近场电场的变化，光子能量通过等离子体衰变转化为热电子，以及纳米尺度的光热效应。还讨论了这三个领域的应用、面临的挑战和未来趋势。本文将为硅光子学、光电探测、传感和能量收集领域的学术研究人员和工程师提供用于功能器件的等离子体纳米结构集成的指导。