Σας ευχαριστούμε που επισκεφτήκατε το nature.com. Χρησιμοποιείτε μια έκδοση προγράμματος περιήγησης με περιορισμένη υποστήριξη για CSS. Για να αποκτήσετε την καλύτερη εμπειρία, σας συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα πιο ενημερωμένο πρόγραμμα περιήγησης (ή να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία συμβατότητας στον Internet Explorer). Στο μεταξύ, για να διασφαλίσουμε τη συνεχή υποστήριξη, εμφανίζουμε τον ιστότοπο χωρίς στυλ και JavaScript.
Αναφέρουμε αξιοσημείωτο φωτοβολταϊκό φαινόμενο σε κεραμικό YBa2Cu3O6.96 (YBCO) μεταξύ 50 και 300 K που προκαλείται από μπλε φωτισμό λέιζερ, το οποίο σχετίζεται άμεσα με την υπεραγωγιμότητα του YBCO και της διεπαφής YBCO-μεταλλικού ηλεκτροδίου. Υπάρχει μια αντιστροφή πολικότητας για την τάση ανοιχτού κυκλώματος Voc και το ρεύμα βραχυκυκλώματος Isc όταν το YBCO υφίσταται μια μετάβαση από την κατάσταση υπεραγώγιμης στην αντίσταση. Δείχνουμε ότι υπάρχει ένα ηλεκτρικό δυναμικό κατά μήκος της διεπαφής υπεραγωγού-κανονικού μετάλλου, το οποίο παρέχει τη δύναμη διαχωρισμού για τα φωτοεπαγόμενα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών. Αυτό το δυναμικό διεπαφής κατευθύνεται από το YBCO στο μεταλλικό ηλεκτρόδιο όταν το YBCO είναι υπεραγώγιμο και αλλάζει στην αντίθετη κατεύθυνση όταν το YBCO γίνεται μη υπεραγώγιμο. Η προέλευση του δυναμικού μπορεί εύκολα να συσχετιστεί με το φαινόμενο εγγύτητας στη διεπαφή μετάλλου-υπεραγωγού όταν το YBCO είναι υπεραγώγιμο και η τιμή του εκτιμάται ότι είναι ~10–8 mV στα 50 K με ένταση λέιζερ 502 mW/cm2. Ο συνδυασμός ενός υλικού τύπου p YBCO σε κανονική κατάσταση με ένα υλικό τύπου n Ag-paste σχηματίζει μια οιονεί διασταύρωση pn που είναι υπεύθυνη για τη φωτοβολταϊκή συμπεριφορά των κεραμικών YBCO σε υψηλές θερμοκρασίες. Τα ευρήματά μας μπορεί να ανοίξουν το δρόμο για νέες εφαρμογές φωτονίων-ηλεκτρονικών συσκευών και να ρίξουν περαιτέρω φως στο φαινόμενο εγγύτητας στη διεπαφή υπεραγωγού-μετάλλου.
Η φωτοεπαγόμενη τάση σε υπεραγωγούς υψηλής θερμοκρασίας έχει αναφερθεί στις αρχές της δεκαετίας του 1990 και έχει ερευνηθεί εκτενώς από τότε, ωστόσο η φύση και ο μηχανισμός της παραμένουν άστατοι1,2,3,4,5. Ειδικότερα, οι λεπτές μεμβράνες YBa2Cu3O7-δ (YBCO)6,7,8, μελετώνται εντατικά με τη μορφή φωτοβολταϊκών (PV) κυψελών λόγω του ρυθμιζόμενου ενεργειακού διακένου9,10,11,12,13. Ωστόσο, η υψηλή αντίσταση του υποστρώματος οδηγεί πάντα σε χαμηλή απόδοση μετατροπής της συσκευής και συγκαλύπτει τις πρωταρχικές Φ/Β ιδιότητες του YBCO8. Εδώ αναφέρουμε αξιοσημείωτο φωτοβολταϊκό φαινόμενο που προκαλείται από φωτισμό μπλε-λέιζερ (λ = 450 nm) σε κεραμικό YBa2Cu3O6.96 (YBCO) μεταξύ 50 και 300 K (Tc ~ 90 K). Δείχνουμε ότι το φαινόμενο PV σχετίζεται άμεσα με την υπεραγωγιμότητα του YBCO και τη φύση της διεπαφής YBCO-μεταλλικού ηλεκτροδίου. Υπάρχει μια αντιστροφή πολικότητας για την τάση ανοιχτού κυκλώματος Voc και το ρεύμα βραχυκυκλώματος Isc όταν το YBCO υφίσταται μια μετάβαση από τη φάση υπεραγώγιμης σε μια κατάσταση αντίστασης. Προτείνεται ότι υπάρχει ένα ηλεκτρικό δυναμικό κατά μήκος της διεπαφής υπεραγωγού-κανονικού μετάλλου, το οποίο παρέχει τη δύναμη διαχωρισμού για τα φωτοεπαγόμενα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών. Αυτό το δυναμικό διεπαφής κατευθύνεται από το YBCO στο μεταλλικό ηλεκτρόδιο όταν το YBCO είναι υπεραγώγιμο και αλλάζει προς την αντίθετη κατεύθυνση όταν το δείγμα γίνεται μη υπεραγώγιμο. Η αρχή του δυναμικού μπορεί φυσικά να σχετίζεται με το φαινόμενο εγγύτητας14,15,16,17 στη διεπαφή μετάλλου-υπεραγωγού όταν το YBCO είναι υπεραγώγιμο και η τιμή του εκτιμάται ότι είναι ~10−8 mV στους 50 K με ένταση λέιζερ 502 mW /cm2. Ο συνδυασμός ενός υλικού τύπου p YBCO σε κανονική κατάσταση με ένα υλικό τύπου n Ag-paste σχηματίζει, πιθανότατα, μια ένωση οιονεί pn η οποία είναι υπεύθυνη για τη συμπεριφορά PV των κεραμικών YBCO σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι παρατηρήσεις μας ρίχνουν περαιτέρω φως στην προέλευση του φαινομένου ΦΒ στα υπεραγώγιμα κεραμικά YBCO υψηλής θερμοκρασίας και ανοίγουν το δρόμο για την εφαρμογή του σε οπτοηλεκτρονικές συσκευές όπως ο γρήγορος ανιχνευτής παθητικού φωτός κ.λπ.
Το σχήμα 1a–c δείχνει ότι τα χαρακτηριστικά IV του κεραμικού δείγματος YBCO στους 50 K. Χωρίς φωτισμό φωτός, η τάση στο δείγμα παραμένει στο μηδέν με το μεταβαλλόμενο ρεύμα, όπως μπορεί να αναμένεται από ένα υπεραγώγιμο υλικό. Προφανές φωτοβολταϊκό φαινόμενο εμφανίζεται όταν η δέσμη λέιζερ κατευθύνεται προς την κάθοδο (Εικ. 1α): οι καμπύλες IV παράλληλες στον άξονα I κινούνται προς τα κάτω με αυξανόμενη ένταση λέιζερ. Είναι προφανές ότι υπάρχει αρνητική φωτοεπαγόμενη τάση ακόμη και χωρίς ρεύμα (συχνά ονομάζεται τάση ανοιχτού κυκλώματος Voc). Η μηδενική κλίση της καμπύλης IV υποδεικνύει ότι το δείγμα εξακολουθεί να είναι υπεραγώγιμο υπό φωτισμό λέιζερ.
(a–c) και 300 K (e–g). Οι τιμές του V(I) ελήφθησαν σαρώνοντας το ρεύμα από -10 mA σε +10 mA στο κενό. Μόνο μέρος των πειραματικών δεδομένων παρουσιάζεται για λόγους σαφήνειας. α, Χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης του YBCO μετρημένα με κηλίδα λέιζερ τοποθετημένη στην κάθοδο (i). Όλες οι καμπύλες IV είναι οριζόντιες ευθείες γραμμές που υποδεικνύουν ότι το δείγμα εξακολουθεί να είναι υπεραγώγιμο με ακτινοβολία λέιζερ. Η καμπύλη κινείται προς τα κάτω με αυξανόμενη ένταση λέιζερ, υποδεικνύοντας ότι υπάρχει αρνητικό δυναμικό (Voc) μεταξύ των δύο καλωδίων τάσης ακόμη και με μηδενικό ρεύμα. Οι καμπύλες IV παραμένουν αμετάβλητες όταν το λέιζερ κατευθύνεται στο κέντρο του δείγματος σε αιθέρα 50 K (b) ή 300 K (f). Η οριζόντια γραμμή κινείται προς τα πάνω καθώς η άνοδος φωτίζεται (c). Ένα σχηματικό μοντέλο σύνδεσης μετάλλου-υπεραγωγού στους 50 K φαίνεται στο d. Τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης της κανονικής κατάστασης YBCO στα 300 K μετρημένα με δέσμη λέιζερ στραμμένη στην κάθοδο και στην άνοδο δίνονται σε e και g αντίστοιχα. Σε αντίθεση με τα αποτελέσματα στους 50 K, η μη μηδενική κλίση των ευθειών δείχνει ότι το YBCO βρίσκεται σε κανονική κατάσταση. οι τιμές του Voc ποικίλλουν ανάλογα με την ένταση του φωτός σε αντίθετη κατεύθυνση, υποδεικνύοντας έναν διαφορετικό μηχανισμό διαχωρισμού φορτίου. Μια πιθανή δομή διεπαφής στα 300 K απεικονίζεται στο hj Η πραγματική εικόνα του δείγματος με απαγωγές.
Το πλούσιο σε οξυγόνο YBCO σε υπεραγώγιμη κατάσταση μπορεί να απορροφήσει σχεδόν όλο το φάσμα του ηλιακού φωτός λόγω του πολύ μικρού ενεργειακού του χάσματος (π.χ.) 9,10, δημιουργώντας έτσι ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών (e–h). Για να παραχθεί μια τάση ανοιχτού κυκλώματος Voc με απορρόφηση φωτονίων, είναι απαραίτητο να διαχωριστούν χωρικά τα φωτοπαραγόμενα ζεύγη eh πριν συμβεί ο ανασυνδυασμός18. Το αρνητικό Voc, σε σχέση με την κάθοδο και την άνοδο, όπως υποδεικνύεται στο Σχήμα 1i, υποδηλώνει ότι υπάρχει ένα ηλεκτρικό δυναμικό κατά μήκος της διεπαφής μετάλλου-υπεραγωγού, το οποίο σαρώνει τα ηλεκτρόνια στην άνοδο και τις οπές στην κάθοδο. Εάν συμβαίνει αυτό, θα πρέπει επίσης να υπάρχει ένα δυναμικό που δείχνει από τον υπεραγωγό προς το μεταλλικό ηλεκτρόδιο στην άνοδο. Κατά συνέπεια, ένα θετικό Voc θα ληφθεί εάν η περιοχή του δείγματος κοντά στην άνοδο είναι φωτισμένη. Επιπλέον, δεν πρέπει να υπάρχουν φωτοεπαγόμενες τάσεις όταν το σημείο λέιζερ είναι στραμμένο σε περιοχές μακριά από τα ηλεκτρόδια. Είναι σίγουρα έτσι όπως φαίνεται από το Σχ. 1β,γ!.
Όταν η φωτεινή κηλίδα μετακινείται από το ηλεκτρόδιο της καθόδου προς το κέντρο του δείγματος (περίπου 1,25 mm μακριά από τις διεπαφές), δεν μπορεί να παρατηρηθεί καμία μεταβολή των καμπυλών IV και κανένα Voc με αυξανόμενη ένταση λέιζερ στη μέγιστη διαθέσιμη τιμή (Εικ. 1β) . Φυσικά, αυτό το αποτέλεσμα μπορεί να αποδοθεί στον περιορισμένο χρόνο ζωής των φωτοεπαγόμενων φορέων και στην έλλειψη δύναμης διαχωρισμού στο δείγμα. Μπορούν να δημιουργηθούν ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών όποτε το δείγμα φωτίζεται, αλλά τα περισσότερα από τα ζεύγη e-h θα εκμηδενιστούν και δεν παρατηρείται φωτοβολταϊκό φαινόμενο εάν το σημείο λέιζερ πέσει σε περιοχές μακριά από οποιοδήποτε από τα ηλεκτρόδια. Μετακινώντας την κηλίδα λέιζερ στα ηλεκτρόδια ανόδου, οι καμπύλες IV παράλληλα με τον άξονα Ι κινούνται προς τα πάνω με αυξανόμενη ένταση λέιζερ (Εικ. 1γ). Παρόμοιο ενσωματωμένο ηλεκτρικό πεδίο υπάρχει στη διασταύρωση μετάλλου-υπεραγωγού στην άνοδο. Ωστόσο, το μεταλλικό ηλεκτρόδιο συνδέεται αυτή τη φορά με το θετικό καλώδιο του συστήματος δοκιμής. Οι οπές που παράγονται από το λέιζερ ωθούνται στο καλώδιο ανόδου και έτσι παρατηρείται ένα θετικό Voc. Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται εδώ παρέχουν ισχυρές ενδείξεις ότι υπάρχει πράγματι ένα δυναμικό διεπαφής που δείχνει από τον υπεραγωγό προς το μεταλλικό ηλεκτρόδιο.
Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο στα κεραμικά YBa2Cu3O6.96 στους 300 K φαίνεται στο Σχ. 1ε–ζ. Χωρίς φωτεινό φωτισμό, η καμπύλη IV του δείγματος είναι μια ευθεία γραμμή που διασχίζει την αρχή. Αυτή η ευθεία γραμμή κινείται προς τα πάνω παράλληλα με την αρχική με αυξανόμενη ένταση λέιζερ που ακτινοβολείται στα καλώδια της καθόδου (Εικ. 1e). Υπάρχουν δύο περιοριστικές περιπτώσεις ενδιαφέροντος για μια φωτοβολταϊκή συσκευή. Η συνθήκη βραχυκυκλώματος εμφανίζεται όταν V = 0. Το ρεύμα σε αυτή την περίπτωση αναφέρεται ως ρεύμα βραχυκυκλώματος (Isc). Η δεύτερη περιοριστική περίπτωση είναι η συνθήκη ανοιχτού κυκλώματος (Voc) που εμφανίζεται όταν το R→∞ ή το ρεύμα είναι μηδέν. Το Σχήμα 1ε δείχνει ξεκάθαρα ότι το Voc είναι θετικό και αυξάνεται με την αύξηση της έντασης του φωτός, σε αντίθεση με το αποτέλεσμα που λαμβάνεται στους 50 Κ. ενώ ένα αρνητικό Isc παρατηρείται να αυξάνεται σε μέγεθος με τον φωτισμό, μια τυπική συμπεριφορά των κανονικών ηλιακών κυψελών.
Ομοίως, όταν η δέσμη λέιζερ είναι στραμμένη σε περιοχές μακριά από τα ηλεκτρόδια, η καμπύλη V(I) είναι ανεξάρτητη από την ένταση του λέιζερ και δεν εμφανίζεται φωτοβολταϊκό φαινόμενο (Εικ. 1στ). Παρόμοια με τη μέτρηση στους 50 K, οι καμπύλες IV κινούνται προς την αντίθετη κατεύθυνση καθώς το ηλεκτρόδιο της ανόδου ακτινοβολείται (Εικ. 1g). Όλα αυτά τα αποτελέσματα που ελήφθησαν για αυτό το σύστημα πάστας YBCO-Ag στους 300 K με ακτινοβολία λέιζερ σε διαφορετικές θέσεις του δείγματος είναι σύμφωνα με ένα δυναμικό διεπαφής αντίθετο από αυτό που παρατηρείται στους 50 K.
Τα περισσότερα ηλεκτρόνια συμπυκνώνονται σε ζεύγη Cooper σε υπεραγώγιμο YBCO κάτω από τη θερμοκρασία μετάπτωσης Tc. Ενώ στο μεταλλικό ηλεκτρόδιο, όλα τα ηλεκτρόνια παραμένουν σε μοναδική μορφή. Υπάρχει μια μεγάλη κλίση πυκνότητας τόσο για μοναδικά ηλεκτρόνια όσο και για ζεύγη Cooper στην περιοχή της διεπαφής μετάλλου-υπεραγωγού. Τα μοναδικά ηλεκτρόνια του πλειοψηφικού φέροντος σε μεταλλικό υλικό θα διαχέονται στην περιοχή του υπεραγωγού, ενώ τα ζεύγη Cooper του πλειοψηφικού φορέα στην περιοχή YBCO θα διαχέονται στη μεταλλική περιοχή. Καθώς τα ζεύγη Cooper που φέρουν περισσότερα φορτία και έχουν μεγαλύτερη κινητικότητα από τα μοναδικά ηλεκτρόνια διαχέονται από το YBCO στη μεταλλική περιοχή, τα θετικά φορτισμένα άτομα μένουν πίσω, με αποτέλεσμα ένα ηλεκτρικό πεδίο στην περιοχή του διαστημικού φορτίου. Η κατεύθυνση αυτού του ηλεκτρικού πεδίου φαίνεται στο σχηματικό διάγραμμα Εικ. 1δ. Ο φωτισμός πρόσκρουσης φωτονίων κοντά στην περιοχή του διαστημικού φορτίου μπορεί να δημιουργήσει ζεύγη eh που θα διαχωριστούν και θα παρασυρθούν έξω δημιουργώντας ένα φωτορεύμα προς την αντίστροφη κατεύθυνση πόλωσης. Μόλις τα ηλεκτρόνια βγουν από το ενσωματωμένο ηλεκτρικό πεδίο, συμπυκνώνονται σε ζεύγη και ρέουν προς το άλλο ηλεκτρόδιο χωρίς αντίσταση. Σε αυτήν την περίπτωση, το Voc είναι αντίθετο από την προκαθορισμένη πολικότητα και εμφανίζει μια αρνητική τιμή όταν η δέσμη λέιζερ δείχνει την περιοχή γύρω από το αρνητικό ηλεκτρόδιο. Από την τιμή του Voc, το δυναμικό κατά μήκος της διεπαφής μπορεί να εκτιμηθεί: η απόσταση μεταξύ των δύο καλωδίων τάσης d είναι ~5 × 10−3 m, το πάχος της διεπαφής μετάλλου-υπεραγωγού, di, θα πρέπει να είναι της ίδιας τάξης μεγέθους ως το μήκος συνοχής του υπεραγωγού YBCO (~1 nm) 19,20, πάρτε την τιμή Voc = 0,03 mV, το δυναμικό Vms σε η διεπαφή μετάλλου-υπεραγωγού εκτιμάται ότι είναι ~10−11 V στα 50 K με ένταση λέιζερ 502 mW/cm2, χρησιμοποιώντας την εξίσωση,
Θέλουμε να τονίσουμε εδώ ότι η φωτοεπαγόμενη τάση δεν μπορεί να εξηγηθεί με φωτοθερμικό φαινόμενο. Έχει διαπιστωθεί πειραματικά ότι ο συντελεστής Seebeck του υπεραγωγού YBCO είναι Ss = 021. Ο συντελεστής Seebeck για χάλκινα σύρματα μολύβδου είναι στην περιοχή SCu = 0,34–1,15 μV/K3. Η θερμοκρασία του χάλκινου σύρματος στο σημείο του λέιζερ μπορεί να αυξηθεί κατά μια μικρή ποσότητα 0,06 Κ με μέγιστη ένταση λέιζερ διαθέσιμη στους 50 Κ. Αυτό θα μπορούσε να παράγει ένα θερμοηλεκτρικό δυναμικό 6,9 × 10−8 V που είναι τρεις τάξεις μεγέθους μικρότερο από το Voc που λαμβάνεται στο Σχήμα 1 (α). Είναι προφανές ότι το θερμοηλεκτρικό φαινόμενο είναι πολύ μικρό για να εξηγήσει τα πειραματικά αποτελέσματα. Στην πραγματικότητα, η διακύμανση της θερμοκρασίας λόγω της ακτινοβολίας λέιζερ θα εξαφανιζόταν σε λιγότερο από ένα λεπτό, έτσι ώστε η συμβολή από τη θερμική επίδραση να μπορεί να αγνοηθεί με ασφάλεια.
Αυτό το φωτοβολταϊκό φαινόμενο του YBCO σε θερμοκρασία δωματίου αποκαλύπτει ότι εδώ εμπλέκεται ένας διαφορετικός μηχανισμός διαχωρισμού φορτίου. Το υπεραγώγιμο YBCO σε κανονική κατάσταση είναι ένα υλικό τύπου p με οπές ως φορέας φορτίου22,23, ενώ η μεταλλική πάστα Ag έχει χαρακτηριστικά υλικού τύπου n. Παρόμοια με τις συνδέσεις pn, η διάχυση ηλεκτρονίων στην πάστα αργύρου και τις οπές στο κεραμικό YBCO θα σχηματίσει ένα εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο που δείχνει προς το κεραμικό YBCO στη διεπιφάνεια (Εικ. 1h). Αυτό το εσωτερικό πεδίο είναι που παρέχει τη δύναμη διαχωρισμού και οδηγεί σε θετικό Voc και αρνητικό Isc για το σύστημα πάστας YBCO-Ag σε θερμοκρασία δωματίου, όπως φαίνεται στο Σχ. 1ε. Εναλλακτικά, το Ag-YBCO θα μπορούσε να σχηματίσει μια διασταύρωση Schottky τύπου p που οδηγεί επίσης σε ένα δυναμικό διεπαφής με την ίδια πολικότητα όπως στο μοντέλο που παρουσιάστηκε παραπάνω24.
Για τη διερεύνηση της λεπτομερούς διαδικασίας εξέλιξης των φωτοβολταϊκών ιδιοτήτων κατά την υπεραγώγιμη μετάβαση του YBCO, μετρήθηκαν οι καμπύλες IV του δείγματος στους 80 K με επιλεγμένες εντάσεις λέιζερ που φωτίζονται στο ηλεκτρόδιο καθόδου (Εικ. 2). Χωρίς ακτινοβολία λέιζερ, η τάση στο δείγμα διατηρείται στο μηδέν ανεξάρτητα από το ρεύμα, υποδεικνύοντας την υπεραγώγιμη κατάσταση του δείγματος στους 80 K (Εικ. 2α). Παρόμοια με τα δεδομένα που λαμβάνονται στους 50 K, οι καμπύλες IV παράλληλες στον άξονα I κινούνται προς τα κάτω με αυξανόμενη ένταση λέιζερ μέχρι να επιτευχθεί μια κρίσιμη τιμή Pc. Πάνω από αυτή την κρίσιμη ένταση λέιζερ (Pc), ο υπεραγωγός υφίσταται μια μετάβαση από μια υπεραγώγιμη φάση σε μια φάση αντίστασης. η τάση αρχίζει να αυξάνεται με το ρεύμα λόγω της εμφάνισης αντίστασης στον υπεραγωγό. Ως αποτέλεσμα, η καμπύλη IV αρχίζει να τέμνεται με τον άξονα I και τον άξονα V οδηγώντας σε αρνητικό Voc και θετικό Isc στην αρχή. Τώρα το δείγμα φαίνεται να βρίσκεται σε μια ειδική κατάσταση στην οποία η πολικότητα των Voc και Isc είναι εξαιρετικά ευαίσθητη στην ένταση του φωτός. με πολύ μικρή αύξηση της έντασης φωτός, το Isc μετατρέπεται από θετικό σε αρνητικό και το Voc από αρνητική σε θετική τιμή, περνώντας την αρχή (η υψηλή ευαισθησία των φωτοβολταϊκών ιδιοτήτων, ιδιαίτερα η τιμή του Isc, στον φωτισμό φωτός φαίνεται πιο καθαρά στο Σχ. 2β). Στην υψηλότερη διαθέσιμη ένταση λέιζερ, οι καμπύλες IV σκοπεύουν να είναι παράλληλες μεταξύ τους, υποδηλώνοντας την κανονική κατάσταση του δείγματος YBCO.
Το κέντρο κηλίδων λέιζερ είναι τοποθετημένο γύρω από τα ηλεκτρόδια της καθόδου (βλ. Εικ. 1i). α, IV καμπύλες YBCO που ακτινοβολούνται με διαφορετικές εντάσεις λέιζερ. b (πάνω), Εξάρτηση από την ένταση του λέιζερ τάσης ανοιχτού κυκλώματος Voc και ρεύμα βραχυκυκλώματος Isc. Οι τιμές Isc δεν μπορούν να ληφθούν σε χαμηλή ένταση φωτός (< 110 mW/cm2) επειδή οι καμπύλες IV είναι παράλληλες με τον άξονα I όταν το δείγμα βρίσκεται σε υπεραγώγιμη κατάσταση. β (κάτω), διαφορική αντίσταση ως συνάρτηση της έντασης του λέιζερ.
Η εξάρτηση της έντασης του λέιζερ των Voc και Isc στους 80 K φαίνεται στο Σχήμα 2b (επάνω). Οι ιδιότητες των φωτοβολταϊκών μπορούν να συζητηθούν σε τρεις περιοχές έντασης φωτός. Η πρώτη περιοχή είναι μεταξύ 0 και Pc, στην οποία το YBCO είναι υπεραγώγιμο, το Voc είναι αρνητικό και μειώνεται (η απόλυτη τιμή αυξάνεται) με την ένταση του φωτός και φθάνοντας στο ελάχιστο στο Pc. Η δεύτερη περιοχή είναι από το Pc σε μια άλλη κρίσιμη ένταση P0, στην οποία το Voc αυξάνεται ενώ το Isc μειώνεται με την αύξηση της έντασης φωτός και αμφότερες φτάνουν στο μηδέν στο P0. Η τρίτη περιοχή είναι πάνω από το P0 μέχρι να επιτευχθεί η κανονική κατάσταση του YBCO. Αν και τόσο το Voc όσο και το Isc ποικίλλουν με την ένταση του φωτός με τον ίδιο τρόπο όπως στην περιοχή 2, έχουν αντίθετη πολικότητα πάνω από την κρίσιμη ένταση P0. Η σημασία του P0 έγκειται στο ότι δεν υπάρχει φωτοβολταϊκό φαινόμενο και ο μηχανισμός διαχωρισμού φορτίου αλλάζει ποιοτικά στο συγκεκριμένο σημείο. Το δείγμα YBCO γίνεται μη υπεραγώγιμο σε αυτό το εύρος της έντασης φωτός, αλλά η κανονική κατάσταση δεν έχει ακόμη επιτευχθεί.
Σαφώς, τα φωτοβολταϊκά χαρακτηριστικά του συστήματος συνδέονται στενά με την υπεραγωγιμότητα του YBCO και την υπεραγώγιμη μετάβασή του. Η διαφορική αντίσταση, dV/dI, του YBCO φαίνεται στο Σχ. 2β (κάτω) ως συνάρτηση της έντασης του λέιζερ. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το ενσωματωμένο ηλεκτρικό δυναμικό στη διεπαφή λόγω ζευγών Cooper σημείων διάχυσης από τον υπεραγωγό στο μέταλλο. Παρόμοιο με αυτό που παρατηρείται στους 50 K, το φωτοβολταϊκό φαινόμενο ενισχύεται με την αύξηση της έντασης του λέιζερ από 0 σε Pc. Όταν η ένταση του λέιζερ φτάσει σε μια τιμή λίγο πάνω από το Pc, η καμπύλη IV αρχίζει να γέρνει και η αντίσταση του δείγματος αρχίζει να εμφανίζεται, αλλά η πολικότητα του δυναμικού διεπαφής δεν έχει αλλάξει ακόμα. Η επίδραση της οπτικής διέγερσης στην υπεραγωγιμότητα έχει διερευνηθεί στην ορατή ή σχεδόν IR περιοχή. Ενώ η βασική διαδικασία είναι η διάσπαση των ζευγών Cooper και η καταστροφή της υπεραγωγιμότητας25,26, σε ορισμένες περιπτώσεις η μετάβαση της υπεραγωγιμότητας μπορεί να βελτιωθεί27,28,29, μπορούν ακόμη και να προκληθούν νέες φάσεις υπεραγωγιμότητας30. Η απουσία υπεραγωγιμότητας στον υπολογιστή μπορεί να αποδοθεί στο σπάσιμο του ζεύγους που προκαλείται από τη φωτογραφία. Στο σημείο P0, το δυναμικό κατά μήκος της διεπαφής γίνεται μηδέν, υποδεικνύοντας ότι η πυκνότητα φορτίου και στις δύο πλευρές της διεπαφής φτάνει στο ίδιο επίπεδο κάτω από αυτή τη συγκεκριμένη ένταση φωτισμού. Περαιτέρω αύξηση της έντασης του λέιζερ έχει ως αποτέλεσμα την καταστροφή περισσότερων ζευγών Cooper και το YBCO σταδιακά μετατρέπεται ξανά σε υλικό τύπου p. Αντί για διάχυση ζεύγους ηλεκτρονίων και Cooper, το χαρακτηριστικό της διεπαφής καθορίζεται τώρα από τη διάχυση ηλεκτρονίων και οπών που οδηγεί σε αντιστροφή πολικότητας του ηλεκτρικού πεδίου στη διεπιφάνεια και κατά συνέπεια θετικό Voc (σύγκρινε Σχήμα 1d,h). Σε πολύ υψηλή ένταση λέιζερ, η διαφορική αντίσταση του YBCO κορεστεί σε μια τιμή που αντιστοιχεί στην κανονική κατάσταση και τόσο το Voc όσο και το Isc τείνουν να ποικίλλουν γραμμικά με την ένταση του λέιζερ (Εικ. 2β). Αυτή η παρατήρηση αποκαλύπτει ότι η ακτινοβολία λέιζερ σε κανονική κατάσταση YBCO δεν θα αλλάξει πλέον την ειδική αντίστασή του και το χαρακτηριστικό της διεπαφής υπεραγωγού-μετάλλου αλλά μόνο θα αυξήσει τη συγκέντρωση των ζευγών ηλεκτρονίων-οπών.
Για να διερευνηθεί η επίδραση της θερμοκρασίας στις φωτοβολταϊκές ιδιότητες, το σύστημα μετάλλου-υπεραγωγού ακτινοβολήθηκε στην κάθοδο με μπλε λέιζερ έντασης 502 mW/cm2. Οι καμπύλες IV που λαμβάνονται σε επιλεγμένες θερμοκρασίες μεταξύ 50 και 300 Κ δίνονται στο Σχ. 3α. Η τάση ανοιχτού κυκλώματος Voc, το ρεύμα βραχυκυκλώματος Isc και η διαφορική αντίσταση μπορούν στη συνέχεια να ληφθούν από αυτές τις καμπύλες IV και φαίνονται στο Σχ. 3β. Χωρίς φωτεινό φωτισμό, όλες οι καμπύλες IV που μετρώνται σε διαφορετικές θερμοκρασίες περνούν την αρχή όπως αναμένεται (εικ. 3α). Τα χαρακτηριστικά IV αλλάζουν δραστικά με την αύξηση της θερμοκρασίας όταν το σύστημα φωτίζεται από μια σχετικά ισχυρή δέσμη λέιζερ (502 mW/cm2). Σε χαμηλές θερμοκρασίες οι καμπύλες IV είναι ευθείες γραμμές παράλληλες στον άξονα I με αρνητικές τιμές Voc. Αυτή η καμπύλη κινείται προς τα πάνω με την αύξηση της θερμοκρασίας και σταδιακά μετατρέπεται σε γραμμή με μη μηδενική κλίση σε κρίσιμη θερμοκρασία Tcp (Εικ. 3a (πάνω)). Φαίνεται ότι όλες οι χαρακτηριστικές καμπύλες IV περιστρέφονται γύρω από ένα σημείο στο τρίτο τεταρτημόριο. Το Voc αυξάνεται από αρνητική τιμή σε θετική ενώ το Isc μειώνεται από θετική σε αρνητική τιμή. Πάνω από την αρχική θερμοκρασία μετάπτωσης υπεραγώγιμου Tc του YBCO, η καμπύλη IV αλλάζει μάλλον διαφορετικά με τη θερμοκρασία (κάτω του Σχ. 3α). Πρώτον, το κέντρο περιστροφής των καμπυλών IV μετακινείται στο πρώτο τεταρτημόριο. Δεύτερον, το Voc συνεχίζει να μειώνεται και το Isc αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας (πάνω στο Σχ. 3β). Τρίτον, η κλίση των καμπυλών IV αυξάνεται γραμμικά με τη θερμοκρασία με αποτέλεσμα θετικό συντελεστή αντίστασης θερμοκρασίας για το YBCO (κάτω του Σχ. 3β).
Εξάρτηση από τη θερμοκρασία των φωτοβολταϊκών χαρακτηριστικών για σύστημα πάστας YBCO-Ag υπό φωτισμό λέιζερ 502 mW/cm2.
Το κέντρο κηλίδων λέιζερ είναι τοποθετημένο γύρω από τα ηλεκτρόδια της καθόδου (βλ. Εικ. 1i). α, IV καμπύλες που λαμβάνονται από 50 έως 90 Κ (πάνω) και από 100 έως 300 Κ (κάτω) με αύξηση θερμοκρασίας 5 Κ και 20 Κ, αντίστοιχα. Το ένθετο α δείχνει χαρακτηριστικά IV σε πολλές θερμοκρασίες στο σκοτάδι. Όλες οι καμπύλες διασχίζουν το σημείο προέλευσης. β, τάση ανοιχτού κυκλώματος Voc και ρεύμα βραχυκυκλώματος Isc (πάνω) και η διαφορική αντίσταση, dV/dI, του YBCO (κάτω) ως συνάρτηση της θερμοκρασίας. Η μηδενική αντίσταση υπεραγώγιμη θερμοκρασία μετάπτωσης Tcp δεν δίνεται επειδή είναι πολύ κοντά στο Tc0.
Τρεις κρίσιμες θερμοκρασίες μπορούν να αναγνωριστούν από το Σχ. 3β: Tcp, πάνω από τις οποίες το YBCO γίνεται μη υπεραγώγιμο. Tc0, στην οποία τόσο το Voc όσο και το Isc γίνονται μηδέν και το Tc, η αρχική θερμοκρασία μετάβασης υπεραγώγιμης έναρξης του YBCO χωρίς ακτινοβολία λέιζερ. Κάτω από Tcp ~ 55 K, το YBCO που ακτινοβολείται με λέιζερ βρίσκεται σε υπεραγώγιμη κατάσταση με σχετικά υψηλή συγκέντρωση ζευγών Cooper. Το αποτέλεσμα της ακτινοβολίας λέιζερ είναι η μείωση της θερμοκρασίας μετάβασης του υπεραγώγιμου μηδενικής αντίστασης από 89 K σε ~ 55 K (κάτω στο Σχ. 3β) μειώνοντας τη συγκέντρωση του ζεύγους Cooper εκτός από την παραγωγή φωτοβολταϊκής τάσης και ρεύματος. Η αύξηση της θερμοκρασίας διασπά επίσης τα ζεύγη Cooper οδηγώντας σε χαμηλότερο δυναμικό στη διεπαφή. Κατά συνέπεια, η απόλυτη τιμή του Voc θα γίνει μικρότερη, αν και εφαρμόζεται η ίδια ένταση φωτισμού λέιζερ. Το δυναμικό διεπαφής θα γίνεται όλο και μικρότερο με περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας και φτάνει στο μηδέν στο Tc0. Δεν υπάρχει φωτοβολταϊκό φαινόμενο σε αυτό το ειδικό σημείο γιατί δεν υπάρχει εσωτερικό πεδίο για να διαχωρίσει τα φωτοεπαγόμενα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών. Μια αντιστροφή της πολικότητας του δυναμικού συμβαίνει πάνω από αυτήν την κρίσιμη θερμοκρασία, καθώς η πυκνότητα ελεύθερου φορτίου στην πάστα Ag είναι μεγαλύτερη από αυτή στο YBCO που σταδιακά μεταφέρεται πίσω σε ένα υλικό τύπου p. Εδώ θέλουμε να τονίσουμε ότι η αντιστροφή πολικότητας των Voc και Isc συμβαίνει αμέσως μετά τη μετάβαση της υπεραγώγιμης μηδενικής αντίστασης, ανεξάρτητα από την αιτία της μετάβασης. Αυτή η παρατήρηση αποκαλύπτει ξεκάθαρα, για πρώτη φορά, τη συσχέτιση μεταξύ της υπεραγωγιμότητας και των φωτοβολταϊκών φαινομένων που σχετίζονται με το δυναμικό διεπαφής μετάλλου-υπεραγωγού. Η φύση αυτού του δυναμικού σε όλη τη διεπαφή υπεραγωγού-κανονικού μετάλλου έχει αποτελέσει αντικείμενο έρευνας τις τελευταίες δεκαετίες, αλλά υπάρχουν πολλά ερωτήματα που εξακολουθούν να περιμένουν να απαντηθούν. Η μέτρηση του φωτοβολταϊκού φαινομένου μπορεί να αποδειχθεί αποτελεσματική μέθοδος για την εξερεύνηση των λεπτομερειών (όπως η ισχύς και η πολικότητα του κ.λπ.) αυτού του σημαντικού δυναμικού και ως εκ τούτου να ρίξει φως στο φαινόμενο εγγύτητας υπεραγώγιμου υψηλής θερμοκρασίας.
Περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας από Tc0 σε Tc οδηγεί σε μικρότερη συγκέντρωση ζευγών Cooper και ενίσχυση του δυναμικού διεπαφής και κατά συνέπεια μεγαλύτερο Voc. Στο Tc η συγκέντρωση του ζεύγους Cooper γίνεται μηδέν και το δυναμικό ενσωμάτωσης στη διεπαφή φτάνει στο μέγιστο, με αποτέλεσμα το μέγιστο Voc και το ελάχιστο Isc. Η ταχεία αύξηση των Voc και Isc (απόλυτη τιμή) σε αυτό το εύρος θερμοκρασίας αντιστοιχεί στην υπεραγώγιμη μετάβαση που διευρύνεται από ΔT ~ 3 K σε ~ 34 K με ακτινοβολία λέιζερ έντασης 502 mW/cm2 (Εικ. 3β). Στις κανονικές καταστάσεις πάνω από το Tc, η τάση ανοιχτού κυκλώματος Voc μειώνεται με τη θερμοκρασία (πάνω στο Σχ. 3β), παρόμοια με τη γραμμική συμπεριφορά του Voc για κανονικές ηλιακές κυψέλες που βασίζονται σε συνδέσεις pn31,32,33. Αν και ο ρυθμός μεταβολής του Voc με τη θερμοκρασία (−dVoc/dT), ο οποίος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ένταση του λέιζερ, είναι πολύ μικρότερος από αυτόν των κανονικών ηλιακών κυψελών, ο συντελεστής θερμοκρασίας του Voc για τη διασταύρωση YBCO-Ag έχει την ίδια τάξη μεγέθους με αυτόν των ηλιακών κυψελών. Το ρεύμα διαρροής μιας διασταύρωσης pn για μια κανονική συσκευή ηλιακών κυψελών αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, οδηγώντας σε μείωση του Voc καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Οι γραμμικές καμπύλες IV που παρατηρούνται για αυτό το σύστημα Ag-υπεραγωγού, λόγω πρώτον του πολύ μικρού δυναμικού διεπαφής και δεύτερον της διαδοχικής σύνδεσης των δύο ετεροσυνδέσεων, καθιστά δύσκολο τον προσδιορισμό του ρεύματος διαρροής. Ωστόσο, φαίνεται πολύ πιθανό ότι η ίδια εξάρτηση από τη θερμοκρασία του ρεύματος διαρροής είναι υπεύθυνη για τη συμπεριφορά Voc που παρατηρήθηκε στο πείραμά μας. Σύμφωνα με τον ορισμό, Isc είναι το ρεύμα που απαιτείται για να παραχθεί μια αρνητική τάση για να αντισταθμίσει το Voc έτσι ώστε η συνολική τάση να είναι μηδέν. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, το Voc γίνεται μικρότερο, ώστε να απαιτείται λιγότερο ρεύμα για την παραγωγή της αρνητικής τάσης. Επιπλέον, η αντίσταση του YBCO αυξάνεται γραμμικά με τη θερμοκρασία πάνω από την Tc (κάτω στο Σχ. 3β), γεγονός που συμβάλλει επίσης στη μικρότερη απόλυτη τιμή του Isc σε υψηλές θερμοκρασίες.
Παρατηρήστε ότι τα αποτελέσματα που δίνονται στα Σχήματα 2,3 λαμβάνονται με ακτινοβολία λέιζερ στην περιοχή γύρω από τα ηλεκτρόδια καθόδου. Οι μετρήσεις έχουν επίσης επαναληφθεί με σημείο λέιζερ τοποθετημένο στην άνοδο και έχουν παρατηρηθεί παρόμοια χαρακτηριστικά IV και φωτοβολταϊκές ιδιότητες εκτός από το ότι η πολικότητα των Voc και Isc έχει αντιστραφεί σε αυτή την περίπτωση. Όλα αυτά τα δεδομένα οδηγούν σε έναν μηχανισμό για το φωτοβολταϊκό φαινόμενο, ο οποίος σχετίζεται στενά με τη διεπαφή υπεραγωγού-μετάλλου.
Συνοπτικά, τα χαρακτηριστικά IV του υπεραγώγιμου συστήματος πάστας YBCO-Ag που ακτινοβολείται με λέιζερ έχουν μετρηθεί ως συναρτήσεις της θερμοκρασίας και της έντασης του λέιζερ. Αξιοσημείωτο φωτοβολταϊκό φαινόμενο έχει παρατηρηθεί στο εύρος θερμοκρασιών από 50 έως 300 Κ. Διαπιστώθηκε ότι οι φωτοβολταϊκές ιδιότητες συσχετίζονται ισχυρά με την υπεραγωγιμότητα των κεραμικών YBCO. Μια αντιστροφή πολικότητας των Voc και Isc συμβαίνει αμέσως μετά τη μετάβαση υπεραγώγιμου σε μη υπεραγώγιμο που προκαλείται από τη φωτογραφία. Η εξάρτηση από τη θερμοκρασία των Voc και Isc που μετράται σε σταθερή ένταση λέιζερ δείχνει επίσης μια ευδιάκριτη αντιστροφή πολικότητας σε μια κρίσιμη θερμοκρασία πάνω από την οποία το δείγμα αποκτά αντίσταση. Εντοπίζοντας το σημείο λέιζερ σε διαφορετικό μέρος του δείγματος, δείχνουμε ότι υπάρχει ένα ηλεκτρικό δυναμικό σε όλη τη διεπαφή, το οποίο παρέχει τη δύναμη διαχωρισμού για τα φωτοεπαγόμενα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών. Αυτό το δυναμικό διεπαφής κατευθύνεται από το YBCO στο μεταλλικό ηλεκτρόδιο όταν το YBCO είναι υπεραγώγιμο και αλλάζει προς την αντίθετη κατεύθυνση όταν το δείγμα γίνεται μη υπεραγώγιμο. Η προέλευση του δυναμικού μπορεί φυσικά να σχετίζεται με το φαινόμενο εγγύτητας στη διεπαφή μετάλλου-υπεραγωγού όταν το YBCO είναι υπεραγώγιμο και εκτιμάται ότι είναι ~10−8 mV στα 50 K με ένταση λέιζερ 502 mW/cm2. Η επαφή ενός υλικού τύπου p YBCO σε κανονική κατάσταση με ένα υλικό τύπου n Ag-paste σχηματίζει μια οιονεί διασταύρωση pn που είναι υπεύθυνη για τη φωτοβολταϊκή συμπεριφορά των κεραμικών YBCO σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι παραπάνω παρατηρήσεις ρίχνουν φως στο φαινόμενο PV σε υπεραγώγιμα κεραμικά YBCO υψηλής θερμοκρασίας και ανοίγουν το δρόμο για νέες εφαρμογές σε οπτοηλεκτρονικές συσκευές όπως ο γρήγορος ανιχνευτής παθητικού φωτός και ο ανιχνευτής μονού φωτονίου.
Τα πειράματα φωτοβολταϊκού φαινομένου πραγματοποιήθηκαν σε κεραμικό δείγμα YBCO πάχους 0,52 mm και ορθογώνιου σχήματος 8,64 × 2,26 mm2 και φωτίστηκε με μπλε λέιζερ συνεχούς κύματος (λ = 450 nm) με μέγεθος κηλίδας λέιζερ ακτίνας 1,25 mm. Η χρήση δείγματος όγκου και όχι λεπτής μεμβράνης μας δίνει τη δυνατότητα να μελετήσουμε τις φωτοβολταϊκές ιδιότητες του υπεραγωγού χωρίς να χρειάζεται να αντιμετωπίσουμε την πολύπλοκη επίδραση του υποστρώματος6,7. Επιπλέον, το χύμα υλικό θα μπορούσε να είναι ευνοϊκό για την απλή διαδικασία προετοιμασίας του και το σχετικά χαμηλό κόστος. Τα χάλκινα σύρματα μολύβδου συγκολλούνται στο δείγμα YBCO με πάστα αργύρου σχηματίζοντας τέσσερα κυκλικά ηλεκτρόδια διαμέτρου περίπου 1 mm. Η απόσταση μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων τάσης είναι περίπου 5 mm. Τα χαρακτηριστικά IV του δείγματος μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας το μαγνητόμετρο δείγματος δόνησης (VersaLab, Quantum Design) με παράθυρο κρυστάλλου χαλαζία. Χρησιμοποιήθηκε τυπική μέθοδος τεσσάρων συρμάτων για να ληφθούν οι καμπύλες IV. Οι σχετικές θέσεις των ηλεκτροδίων και η κηλίδα λέιζερ φαίνονται στο Σχ. 1i.
Πώς να αναφέρετε αυτό το άρθρο: Yang, F. et al. Προέλευση φωτοβολταϊκού φαινομένου σε υπεραγώγιμα κεραμικά YBa2Cu3O6.96. Sci. Rep. 5, 11504; doi: 10.1038/srep11504 (2015).
Chang, CL, Kleinhammes, A., Moulton, WG & Testardi, LR Τάσεις που προκαλούνται από λέιζερ απαγορευμένες από τη συμμετρία στο YBa2Cu3O7. Phys. Rev. Β 41, 11564–11567 (1990).
Kwok, HS, Zheng, JP & Dong, SY Προέλευση του ανώμαλου φωτοβολταϊκού σήματος στο Y-Ba-Cu-O. Phys. Rev. Β 43, 6270-6272 (1991).
Wang, LP, Lin, JL, Feng, QR & Wang, GW Μέτρηση των επαγόμενων από λέιζερ τάσεων υπεραγώγιμου Bi-Sr-Ca-Cu-O. Phys. Rev. Β 46, 5773–5776 (1992).
Tate, KL, et αϊ. Μεταβατικές τάσεις που προκαλούνται από λέιζερ σε μεμβράνες θερμοκρασίας δωματίου του YBa2Cu3O7-x. J. Appl. Phys. 67, 4375-4376 (1990).
Kwok, HS & Zheng, JP Ανώμαλη φωτοβολταϊκή απόκριση στο YBa2Cu3O7. Phys. Rev. Β 46, 3692–3695 (1992).
Muraoka, Y., Muramatsu, T., Yamaura, J. & Hiroi, Z. Φωτοπαραγόμενη έγχυση φορέα οπής σε YBa2Cu3O7−x σε ετεροδομή οξειδίου. Appl. Phys. Κάτοικος της Λατβίας. 85, 2950–2952 (2004).
Asakura, D. et al. Μελέτη φωτοεκπομπής λεπτών υμενίων YBa2Cu3Oy υπό φωτεινό φωτισμό. Phys. Αναθ. Lett. 93, 247006 (2004).
Yang, F. et αϊ. Φωτοβολταϊκή επίδραση της ετεροσύνδεσης YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb που ανόπτεται σε διαφορετική μερική πίεση οξυγόνου. Μητήρ. Κάτοικος της Λατβίας. 130, 51–53 (2014).
Aminov, BA et al. Δομή δύο κενών σε μονοκρυστάλλους Yb(Y)Ba2Cu3O7-x. J. Supercond. 7, 361-365 (1994).
Kabanov, VV, Demsar, J., Podobnik, B. & Mihailovic, D. Δυναμική χαλάρωσης οιονεί σωματιδίων σε υπεραγωγούς με διαφορετικές δομές διάκενου: Θεωρία και πειράματα σε YBa2Cu3O7-δ. Phys. Rev. B 59, 1497–1506 (1999).
Sun, JR, Xiong, CM, Zhang, YZ & Shen, BG Ανορθωτικές ιδιότητες της ετεροσύνδεσης YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb. Appl. Phys. Κάτοικος της Λατβίας. 87, 222501 (2005).
Kamarás, K., Porter, CD, Doss, MG, Herr, SL & Tanner, DB Εξιτονική απορρόφηση και υπεραγωγιμότητα σε YBa2Cu3O7-δ. Phys. Αναθ. Lett. 59, 919-922 (1987).
Yu, G., Heeger, AJ & Stucky, G. Μεταβατική φωτοεπαγόμενη αγωγιμότητα σε ημιαγώγιμους μονοκρυστάλλους του YBa2Cu3O6.3: αναζήτηση για φωτοεπαγόμενη μεταλλική κατάσταση και για φωτοεπαγόμενη υπεραγωγιμότητα. Κοιν. Στερεάς Κατάστασης. 72, 345-349 (1989).
McMillan, WL Tunneling μοντέλο του υπεραγώγιμου φαινομένου εγγύτητας. Phys. Rev. 175, 537–542 (1968).
Guéron, S. et αϊ. Υπεραγώγιμο φαινόμενο εγγύτητας ανιχνευμένο σε μεσοσκοπική κλίμακα μήκους. Phys. Αναθ. Lett. 77, 3025-3028 (1996).
Annunziata, G. & Manske, D. Φαινόμενο εγγύτητας με μη κεντροσυμμετρικούς υπεραγωγούς. Phys. Απ. Β 86, 17514 (2012).
Qu, FM et al. Ισχυρό υπεραγώγιμο φαινόμενο εγγύτητας σε υβριδικές δομές Pb-Bi2Te3. Sci. Rep. 2, 339 (2012).
Chapin, DM, Fuller, CS & Pearson, GL Ένα νέο φωτοκύτταρο σύνδεσης πυριτίου pn για τη μετατροπή της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια. J. App. Phys. 25, 676-677 (1954).
Tomimoto, K. Επιδράσεις ακαθαρσίας στο μήκος της υπεραγώγιμης συνοχής σε μονοκρυστάλλους YBa2Cu3O6.9 με πρόσμειξη Zn ή Ni. Phys. Rev. Β 60, 114–117 (1999).
Ando, Y. & Segawa, K. Magnetoresistance of Untwinned YBa2Cu3Oy μονών κρυστάλλων σε ένα ευρύ φάσμα ντόπινγκ: ανώμαλη εξάρτηση οπής-ντόπινγκ του μήκους συνοχής. Phys. Αναθ. Lett. 88, 167005 (2002).
Obertelli, SD & Cooper, JR Συστηματική στη θερμοηλεκτρική ισχύ οξειδίων υψηλού Τ. Phys. Rev. B 46, 14928–14931, (1992).
Sugai, S. et αϊ. Μετατόπιση ορμής εξαρτώμενης από την πυκνότητα φορέα της συνεκτικής κορυφής και της λειτουργίας φωνονίου LO σε υπεραγωγούς υψηλής Tc τύπου p. Phys. Αναθ. Β 68, 184504 (2003).
Nojima, Τ. et al. Αναγωγή οπών και συσσώρευση ηλεκτρονίων σε λεπτές μεμβράνες YBa2Cu3Oy με χρήση ηλεκτροχημικής τεχνικής: Στοιχεία για μεταλλική κατάσταση τύπου n. Phys. Αναθ. Β 84, 020502 (2011).
Tung, RT Η φυσική και η χημεία του ύψους του φράγματος Schottky. Appl. Phys. Κάτοικος της Λατβίας. 1, 011304 (2014).
Sai-Halasz, GA, Chi, CC, Denenstein, A. & Langenberg, DN Effects of Dynamic External Pair Breaking in Superconducting Films. Phys. Αναθ. Lett. 33, 215-219 (1974).
Nieva, G. et al. Φωτοεπαγόμενη ενίσχυση της υπεραγωγιμότητας. Appl. Phys. Κάτοικος της Λατβίας. 60, 2159–2161 (1992).
Kudinov, VI et al. Επίμονη φωτοαγωγιμότητα σε μεμβράνες YBa2Cu3O6+x ως μέθοδος φωτοντόπινγκ προς μεταλλικές και υπεραγώγιμες φάσεις. Phys. Rev. Β 14, 9017–9028 (1993).
Mankowsky, R. et al. Μη γραμμική δυναμική πλέγματος ως βάση για ενισχυμένη υπεραγωγιμότητα στο YBa2Cu3O6.5. Nature 516, 71–74 (2014).
Fausti, D. et al. Υπεραγωγιμότητα επαγόμενης από το φως σε χαλκό διατεταγμένης λωρίδας. Science 331, 189–191 (2011).
El-Adawi, MK & Al-Nuaim, IA Η λειτουργική εξάρτηση της θερμοκρασίας των VOC για ένα ηλιακό κύτταρο σε σχέση με την απόδοσή του νέα προσέγγιση. Αφαλάτωση 209, 91–96 (2007).
Vernon, SM & Anderson, WA Επιδράσεις θερμοκρασίας σε ηλιακά κύτταρα πυριτίου με φράγμα Schottky. Appl. Phys. Κάτοικος της Λατβίας. 26, 707 (1975).
Katz, EA, Faiman, D. & Tuladhar, SM Εξάρτηση από τη θερμοκρασία για τις παραμέτρους φωτοβολταϊκών συσκευών ηλιακών κυψελών πολυμερούς-φουλλερενίου υπό συνθήκες λειτουργίας. J. Appl. Phys. 90, 5343–5350 (2002).
Αυτή η εργασία έχει υποστηριχθεί από το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας (Αρ. επιχορήγησης 60571063), τα Έργα Θεμελιωδών Ερευνών της επαρχίας Χενάν, Κίνα (Αριθ. επιχορήγησης 122300410231).
Η FY έγραψε το κείμενο της εργασίας και η MYH ετοίμασε το κεραμικό δείγμα YBCO. Οι FY και MYH πραγματοποίησαν το πείραμα και ανέλυσαν τα αποτελέσματα. Η FGC ηγήθηκε του έργου και της επιστημονικής ερμηνείας των δεδομένων. Όλοι οι συγγραφείς εξέτασαν το χειρόγραφο.
Αυτό το έργο χορηγείται με άδεια Creative Commons Attribution 4.0 International License. Οι εικόνες ή άλλο υλικό τρίτων σε αυτό το άρθρο περιλαμβάνονται στην άδεια Creative Commons του άρθρου, εκτός εάν αναφέρεται διαφορετικά στο πιστωτικό όριο. Εάν το υλικό δεν περιλαμβάνεται στην άδεια Creative Commons, οι χρήστες θα πρέπει να λάβουν άδεια από τον κάτοχο της άδειας για την αναπαραγωγή του υλικού. Για να δείτε ένα αντίγραφο αυτής της άδειας, επισκεφθείτε τη διεύθυνση http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Yang, F., Han, M. & Chang, F. Origin of photovoltaic effect in superconducting YBa2Cu3O6.96 ceramics. Sci Rep 5, 11504 (2015). https://doi.org/10.1038/srep11504
Υποβάλλοντας ένα σχόλιο συμφωνείτε να συμμορφώνεστε με τους Όρους και τις Οδηγίες κοινότητας. Εάν βρείτε κάτι καταχρηστικό ή που δεν συμμορφώνεται με τους όρους ή τις οδηγίες μας, επισημάνετε το ως ακατάλληλο.
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-22-2020