Nature.com වෙත පැමිණි ඔබට ස්තුතියි. ඔබ CSS සඳහා සීමිත සහය ඇති බ්‍රවුසර අනුවාදයක් භාවිතා කරයි. හොඳම අත්දැකීම ලබා ගැනීම සඳහා, අපි ඔබට වඩාත් යාවත්කාලීන බ්‍රවුසරයක් භාවිතා කිරීමට නිර්දේශ කරමු (නැතහොත් Internet Explorer හි අනුකූලතා මාදිලිය අක්‍රිය කරන්න). මේ අතරතුර, අඛණ්ඩ සහාය සහතික කිරීම සඳහා, අපි විලාසිතා සහ JavaScript නොමැතිව වෙබ් අඩවිය ප්රදර්ශනය කරමු.
YBCO සහ YBCO-ලෝහමය ඉලෙක්ට්රෝඩ අතුරුමුහුණතෙහි සුපිරි සන්නායකතාවයට සෘජුව සම්බන්ධ වන නිල්-ලේසර් ආලෝකය මගින් ප්‍රේරණය කරන ලද 50 සහ 300 K අතර YBa2Cu3O6.96 (YBCO) සෙරමික් වල කැපී පෙනෙන ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑමක් අපි වාර්තා කරමු. YBCO අධි සන්නායකතාවයේ සිට ප්‍රතිරෝධක තත්වයට සංක්‍රමණය වන විට විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතා Voc සහ කෙටි පරිපථ ධාරාව Isc සඳහා ධ්‍රැවීයතාව ප්‍රතිවර්තනයක් ඇත. ඡායාරූප ප්රේරිත ඉලෙක්ට්රෝන සිදුරු යුගල සඳහා වෙන් කිරීමේ බලය සපයන සුපිරි සන්නායක-සාමාන්ය ලෝහ අතුරු මුහුණත හරහා විද්‍යුත් විභවයක් පවතින බව අපි පෙන්වමු. මෙම අතුරුමුහුණත විභවය YBCO අධි සන්නායක වන විට YBCO සිට ලෝහ ඉලෙක්ට්රෝඩය වෙත යොමු කරන අතර YBCO අධි සන්නායක නොවන විට ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට මාරු වේ. YBCO අධි සන්නායක වන විට විභවයේ මූලාරම්භය ලෝහ-සුපිරි සන්නායක අතුරුමුහුණතේ සමීප බලපෑම සමඟ පහසුවෙන් සම්බන්ධ විය හැකි අතර එහි අගය 502 mW/cm2 ලේසර් තීව්‍රතාවයකින් 50 K දී ~10-8 mV ලෙස ගණන් බලා ඇත. p-වර්ගයේ ද්‍රව්‍යයක් YBCO සාමාන්ය තත්වයේ දී n-වර්ගයේ ද්රව්ය Ag-paste සමඟ සංකලනය වීමෙන් ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී YBCO සෙරමික් වල ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා හැසිරීම් සඳහා වගකිව යුතු අර්ධ-pn හන්දියක් සාදයි. අපගේ සොයාගැනීම් ෆෝටෝන-ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල නව යෙදුම් සඳහා මග පෑදිය හැකි අතර සුපිරි සන්නායක-ලෝහ අතුරුමුහුණතෙහි ඇති සමීප බලපෑම පිළිබඳව තවදුරටත් ආලෝකය විහිදුවයි.
ඉහළ උෂ්ණත්ව සුපිරි සන්නායකවල ඡායාරූප ප්රේරිත වෝල්ටීයතාවය 1990 ගණන්වල මුල් භාගයේදී වාර්තා වී ඇති අතර එතැන් සිට පුළුල් ලෙස විමර්ශනය කර ඇත, නමුත් එහි ස්වභාවය සහ යාන්ත්‍රණය නොසන්සුන්ව පවතී1,2,3,4,5. YBa2Cu3O7-δ (YBCO) තුනී පටල6,7,8, විශේෂයෙන්, එහි වෙනස් කළ හැකි ශක්ති පරතරය 9,10,11,12,13 හේතුවෙන් ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා (PV) සෛල ස්වරූපයෙන් දැඩි ලෙස අධ්‍යයනය කෙරේ. කෙසේ වෙතත්, උපස්ථරයේ ඉහළ ප්රතිරෝධය සෑම විටම උපාංගයේ අඩු පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාවයකට තුඩු දෙන අතර YBCO8 හි ප්‍රාථමික PV ගුණාංග වසන් කරයි. YBa2Cu3O6.96 (YBCO) සෙරමික් වල 50 සහ 300 K (Tc ~ 90 K) අතර නිල්-ලේසර් (λ = 450 nm) ආලෝකය මගින් ප්‍රේරණය කරන ලද කැපී පෙනෙන ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණය අපි මෙහිදී වාර්තා කරමු. PV ආචරණය YBCO හි අධි සන්නායකතාවයට සහ YBCO-ලෝහමය ඉලෙක්ට්රෝඩ අතුරුමුහුණතේ ස්වභාවයට කෙලින්ම සම්බන්ධ බව අපි පෙන්වමු. YBCO අධි සන්නායක අවධියේ සිට ප්‍රතිරෝධක තත්වයකට සංක්‍රමණය වන විට විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතා Voc සහ කෙටි පරිපථ ධාරාව Isc සඳහා ධ්‍රැවීයතාව ප්‍රතිවර්තනයක් ඇත. අධි සන්නායක-සාමාන්ය ලෝහ අතුරුමුහුණත හරහා විද්‍යුත් විභවයක් පවතින බව යෝජිත වන අතර එමඟින් ඡායාරූප ප්රේරිත ඉලෙක්ට්රෝන-කුහර යුගල සඳහා වෙන් කිරීමේ බලය සපයයි. මෙම අතුරුමුහුණත විභවය YBCO සුපිරි සන්නායක වන විට YBCO සිට ලෝහ ඉලෙක්ට්රෝඩය වෙත යොමු කරන අතර නියැදිය අධි සන්නායක නොවන විට ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට මාරු වේ. YBCO අධි සන්නායක වන විට ලෝහ-අධි සන්නායක අතුරුමුහුණතේ සමීප බලපෑම14,15,16,17 සමඟ විභවයේ මූලාරම්භය ස්වභාවිකව සම්බන්ධ විය හැකි අතර එහි අගය 50 K ට ~10−8 mV ලෙස ගණන් බලා ඇති අතර ලේසර් තීව්රතාවය 502 mW වේ. / සෙ.මී.2. p-වර්ගයේ ද්‍රව්‍යයක් YBCO සාමාන්ය තත්වයේ දී n-වර්ගයේ ද්රව්ය Ag-paste ආකෘති සමඟ සංකලනය වීම, බොහෝ විට, ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී YBCO පිඟන් භාණ්ඩවල PV හැසිරීම සඳහා වගකිව යුතු අර්ධ-pn හන්දියකි. අපගේ නිරීක්ෂණ මගින් ඉහළ උෂ්ණත්ව සුපිරි සන්නායක YBCO පිඟන් භාණ්ඩවල PV ආචරණයේ මූලාරම්භය පිළිබඳව තවදුරටත් ආලෝකය විහිදුවන අතර වේගවත් නිෂ්ක්‍රීය ආලෝක අනාවරකය වැනි දෘශ්‍ය ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල එය යෙදීමට මග පාදයි.
රූප සටහන 1a-c පෙන්නුම් කරන්නේ 50 K දී YBCO සෙරමික් නියැදියේ IV ලක්ෂණ. ආලෝක ආලෝකය නොමැතිව, නියැදිය හරහා වෝල්ටීයතාවය වෙනස් වන ධාරාවක් සමඟ ශුන්‍යයේ පවතින අතර, සුපිරි සන්නායක ද්‍රව්‍යයකින් අපේක්ෂා කළ හැක. ලේසර් කදම්භය කැතෝඩය වෙත යොමු කරන විට පැහැදිලි ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණය දිස්වේ (රූපය 1a): I-අක්ෂයට සමාන්තරව ඇති IV වක්ර ලේසර් තීව්රතාවය වැඩි වීමත් සමඟ පහළට ගමන් කරයි. කිසිදු ධාරාවක් නොමැතිව වුවද සෘණ ඡායාරූප ප්රේරිත වෝල්ටීයතාවයක් ඇති බව පැහැදිලිය (බොහෝ විට විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතාවයක් ලෙස හැඳින්වේ). IV වක්‍රයේ ශුන්ය බෑවුම පෙන්නුම් කරන්නේ නියැදිය තවමත් ලේසර් ආලෝකකරණය යටතේ සුපිරි සන්නායකතාවක් පවතින බවයි.
(a-c) සහ 300 K (e-g). V(I) අගයන් රික්තකයේ -10 mA සිට +10 mA දක්වා ධාරාව අතුගා දැමීමෙන් ලබා ගන්නා ලදී. පැහැදිලිකම සඳහා පර්යේෂණාත්මක දත්ත වලින් කොටසක් පමණක් ඉදිරිපත් කෙරේ. a, කැතෝඩයේ (i) ස්ථානගත කර ඇති ලේසර් ස්ථානයෙන් මනිනු ලබන YBCO හි වත්මන් වෝල්ටීයතා ලක්ෂණ. සියලුම IV වක්ර තිරස් සරල රේඛා වන අතර නියැදිය තවමත් ලේසර් ප්‍රකිරණය සමඟ සුපිරි සන්නායකතාවක් පෙන්නුම් කරයි. වක්‍රය ලේසර් තීව්රතාවය වැඩි වීමත් සමඟ පහළට ගමන් කරයි, ශුන්ය ධාරාවකින් වුවද වෝල්ටීයතා ඊයම් දෙක අතර සෘණ විභවයක් (Voc) පවතින බව පෙන්නුම් කරයි. ඊතර් 50 K (b) හෝ 300 K (f) නියැදියේ කේන්ද්‍රයට ලේසර් යොමු කළ විට IV වක්ර නොවෙනස්ව පවතී. ඇනෝඩය ආලෝකමත් වන විට තිරස් රේඛාව ඉහළට ගමන් කරයි (c). 50 K හි ලෝහ-සුපිරි සන්නායක හන්දියේ ක්‍රමානුරූප ආකෘතියක් d හි පෙන්වා ඇත. කැතෝඩ සහ ඇනෝඩය වෙත යොමු කරන ලද ලේසර් කදම්භයකින් මනිනු ලබන 300 K හි සාමාන්ය තත්වයේ YBCO හි වත්මන්-වෝල්ටීයතා ලක්ෂණ පිළිවෙලින් e සහ g වලින් ලබා දී ඇත. 50 K හි ප්රතිඵලවලට ප්රතිවිරුද්ධව, සරල රේඛාවල ශුන්ය නොවන බෑවුම පෙන්නුම් කරන්නේ YBCO සාමාන්ය තත්වයේ පවතින බවයි; Voc හි අගයන් වෙනස් ආරෝපණ වෙන් කිරීමේ යාන්ත්‍රණයක් පෙන්නුම් කරමින් ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට ආලෝක තීව්‍රතාවයෙන් වෙනස් වේ. 300 K හි විය හැකි අතුරුමුහුණත් ව්‍යුහයක් hj හි ඊයම් සහිත නියැදියේ සැබෑ පින්තූරය නිරූපණය කෙරේ.
සුපිරි සන්නායක තත්වයේ ඔක්සිජන් බහුල YBCO එහි ඉතා කුඩා ශක්ති පරතරය (උදා) 9,10 නිසා සූර්යාලෝකයේ සම්පූර්ණ වර්ණාවලිය අවශෝෂණය කරගත හැකි අතර එමඟින් ඉලෙක්ට්රෝන සිදුරු යුගල (e-h) නිර්මාණය වේ. ෆෝටෝන අවශෝෂණය කිරීමෙන් විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතා Voc නිපදවීමට, නැවත සංයෝජන සිදුවීමට පෙර ඡායාරූප-ජනනය කරන ලද eh යුගල අවකාශීයව වෙන් කිරීම අවශ්ය වේ. රූපය 1i හි පෙන්වා ඇති පරිදි කැතෝඩයට සහ ඇනෝඩයට සාපේක්ෂව සෘණ Voc, ලෝහ-සුපිරි සන්නායක අතුරුමුහුණත හරහා විද්‍යුත් විභවයක් පවතින බව යෝජනා කරයි, එමඟින් ඉලෙක්ට්රෝන ඇනෝඩයට සහ කැතෝඩයට සිදුරු ගසයි. මෙය එසේ නම්, සුපිරි සන්නායකයේ සිට ඇනෝඩයේ ඇති ලෝහ ඉලෙක්ට්රෝඩය දක්වා විභවයක් ද තිබිය යුතුය. එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, ඇනෝඩය ආසන්නයේ ඇති නියැදි ප්‍රදේශය ආලෝකමත් කළහොත් ධනාත්මක Voc ලබා ගත හැක. තවද, ඉලෙක්ට්රෝඩ වලින් ඈත්ව ඇති ප්‍රදේශ වෙත ලේසර් ස්ථානය යොමු කරන විට ඡායාරූප ප්රේරිත වෝල්ටීයතා නොතිබිය යුතුය. රූප සටහන 1b,c! වෙතින් දැකිය හැක්කේ එය නිසැකව ම ය.
ආලෝක ස්ථානය කැතෝඩ ඉලෙක්ට්රෝඩයේ සිට නියැදියේ මධ්‍යයට (අතුරුමුහුණත් වලින් මි.මී. 1.25ක් පමණ එපිටින්) ගමන් කරන විට, පවතින උපරිම අගයට ලේසර් තීව්රතාවය වැඩි කිරීමත් සමඟ IV වක්‍රවල කිසිදු වෙනසක් සහ Voc එකක් නිරීක්ෂණය කළ නොහැක (රූපය 1b) . ස්වාභාවිකවම, මෙම ප්‍රති result ලය ඡායාරූප ප්රේරිත වාහකයන්ගේ සීමිත ආයු කාලය සහ නියැදියේ වෙන් කිරීමේ බලය නොමැතිකමට ආරෝපණය කළ හැකිය. නියැදිය ආලෝකමත් වන සෑම විටම ඉලෙක්ට්රෝන සිදුරු යුගල නිර්මාණය කළ හැක, නමුත් බොහෝ e-h යුගල විනාශ වනු ඇති අතර ලේසර් ලපය ඕනෑම ඉලෙක්ට්‍රෝඩයකට වඩා ඈත ප්‍රදේශයකට වැටුනහොත් ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑමක් නිරීක්ෂණය නොවේ. ලේසර් ස්ථානය ඇනෝඩ ඉලෙක්ට්රෝඩ වෙත ගෙන යාම, I-අක්ෂයට සමාන්තරව ඇති IV වක්ර ලේසර් තීව්රතාවය වැඩි වීමත් සමඟ ඉහළට ගමන් කරයි (රූපය 1c). ඇනෝඩයේ ඇති ලෝහ-සුපිරි සන්නායක හන්දියේ සමාන බිල්ට් විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් පවතී. කෙසේ වෙතත්, ලෝහ ඉලෙක්ට්රෝඩය මෙවර පරීක්ෂණ පද්ධතියේ ධනාත්මක ඊයම් වෙත සම්බන්ධ වේ. ලේසර් මගින් නිපදවන සිදුරු ඇනෝඩ ඊයම් වෙත තල්ලු කරනු ලබන අතර එමඟින් ධනාත්මක Voc නිරීක්ෂණය කරනු ලැබේ. මෙහි ඉදිරිපත් කර ඇති ප්රතිඵල, සුපිරි සන්නායකයේ සිට ලෝහ ඉලෙක්ට්රෝඩය දක්වා යොමු වන අතුරු මුහුණත් විභවයක් ඇත්ත වශයෙන්ම පවතින බවට ප්‍රබල සාක්ෂි සපයයි.
300 K හි YBa2Cu3O6.96 පිඟන් මැටිවල ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණය රූපය 1e-g හි පෙන්වා ඇත. ආලෝක ආලෝකය නොමැතිව, නියැදියේ IV වක්‍රය මූලාරම්භය හරස් කරන සරල රේඛාවකි. මෙම සරල රේඛාව කැතෝඩ ඊයම්වල වැඩි වන ලේසර් තීව්රතාවය සමඟ මුල් එකට සමාන්තරව ඉහළට ගමන් කරයි (රූපය 1e). ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා උපාංගයක් සඳහා උනන්දුවක් දක්වන සීමිත අවස්ථා දෙකක් තිබේ. කෙටි පරිපථ තත්ත්වය V = 0 විට සිදු වේ. මෙම නඩුවේ ධාරාව කෙටි පරිපථ ධාරාව (Isc) ලෙස හැඳින්වේ. දෙවන සීමාකාරී අවස්ථාව වන්නේ R→∞ හෝ ධාරාව ශුන්ය වූ විට ඇති වන විවෘත-පරිපථ තත්ත්වය (Voc) වේ. රූප සටහන 1e පැහැදිලිව පෙන්නුම් කරන්නේ Voc ධනාත්මක වන අතර ආලෝකයේ තීව්රතාවය වැඩි වීමත් සමඟ වැඩි වන අතර, 50 K දී ලබාගත් ප්රතිඵලයට ප්රතිවිරුද්ධව; සාමාන්ය සූර්ය කෝෂ වල සාමාන්ය හැසිරීමක් වන ආලෝක ආලෝකය සමඟ විශාලත්වයෙන් වැඩි වීම සෘණ Isc නිරීක්ෂණය කෙරේ.
ඒ හා සමානව, ලේසර් කදම්භය ඉලෙක්ට්රෝඩ වලින් දුර ප්‍රදේශ වෙත යොමු කරන විට, V(I) වක්‍රය ලේසර් තීව්‍රතාවයෙන් ස්වායත්ත වන අතර ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑමක් ඇති නොවේ (රූපය 1f). 50 K හි මිනුම් වලට සමානව, IV වක්ර ඇනෝඩ ඉලෙක්ට්රෝඩය ප්‍රකිරණය වන විට ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට ගමන් කරයි (රූපය 1g). මෙම YBCO-Ag පේස්ට් ක්‍රමය සඳහා 300 K දී ලබාගත් මෙම සියලු ප්රතිඵල නියැදියේ විවිධ ස්ථානවල දී ලේසර් විකිරණය කර ඇති අතර එය 50 K හි නිරීක්ෂණය කරන ලද ප්‍රතිවිරුද්ධ අතුරු මුහුණත් විභවයකට අනුකූල වේ.
බොහෝ ඉලෙක්ට්රෝන එහි සංක්‍රාන්ති උෂ්ණත්වය Tc ට අඩු YBCO අධි සන්නායකයේදී කූපර් යුගල තුළ ඝනීභවනය වේ. ලෝහ ඉලෙක්ට්රෝඩයේ සිටියදී, සියලුම ඉලෙක්ට්රෝන ඒකීය ස්වරූපයෙන් පවතී. ලෝහ-සුපිරි සන්නායක අතුරුමුහුණත ආසන්නයේ ඒකීය ඉලෙක්ට්රෝන සහ කූපර් යුගල යන දෙකටම විශාල ඝනත්ව අනුක්‍රමණයක් ඇත. ලෝහමය ද්‍රව්‍යවල බහු වාහක ඒකීය ඉලෙක්ට්රෝන සුපිරි සන්නායක කලාපයට විසරණය වන අතර YBCO කලාපයේ බහුතර වාහක කූපර් යුගල ලෝහ කලාපයට විසරණය වේ. වැඩි ආරෝපණ රැගෙන සහ ඒකීය ඉලෙක්ට්‍රෝනවලට වඩා විශාල සංචලතාවයක් ඇති කූපර් යුගල YBCO සිට ලෝහ කලාපයට විසරණය වන බැවින් ධන ආරෝපිත පරමාණු ඉතිරි වන අතර, ප්‍රතිඵලයක් ලෙස අභ්‍යවකාශ ආරෝපණ කලාපයේ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් ඇතිවේ. මෙම විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ දිශාව රූප සටහන 1d හි දක්වා ඇත. අභ්‍යවකාශ ආරෝපණ කලාපය ආසන්නයේ සිද්ධි ෆෝටෝන ආලෝකකරණය මගින් ප්‍රතිලෝම-බයස් දිශාවට ප්‍රභා ධාරාවක් නිපදවමින් වෙන් වී අතුගා දමනු ලබන eh යුගල සෑදිය හැක. ඉලෙක්ට්රෝන ගොඩනඟන ලද විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයෙන් පිටතට ගිය වහාම ඒවා යුගල වශයෙන් ඝනීභවනය වී ප්‍රතිරෝධයකින් තොරව අනෙක් ඉලෙක්ට්‍රෝඩයට ගලා යයි. මෙම අවස්ථාවෙහිදී, Voc පෙර සැකසූ ධ්‍රැවීයතාවට ප්‍රතිවිරුද්ධ වන අතර ලේසර් කදම්භය සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය අවට ප්‍රදේශයට යොමු කරන විට සෘණ අගයක් පෙන්වයි. Voc හි අගයෙන්, අතුරු මුහුණත හරහා විභවය ඇස්තමේන්තු කළ හැක: වෝල්ටීයතා ඊයම් දෙක අතර දුර d ~5 × 10−3 m වේ, ලෝහ-අධි සන්නායක අතුරුමුහුණතේ ඝණකම, di, විශාලත්වයේ එකම අනුපිළිවෙල විය යුතුය. YBCO සුපිරි සන්නායකයේ (~1 nm) 19,20 සහසම්බන්ධතා දිග ලෙස, Voc = 0.03 mV අගය ගන්න, විභවය ලෝහ-සුපිරි සන්නායක අතුරුමුහුණතෙහි Vms සමීකරණය භාවිතා කරමින් ලේසර් තීව්රතාවය 502 mW/cm2 සමඟ 50 K දී ~10−11 V ලෙස ඇගයීමට ලක් කෙරේ.
මෙහිදී අපට අවධාරණය කිරීමට අවශ්ය වන්නේ ඡායා ප්රේරිත වෝල්ටීයතාවය ඡායාරූප තාප ආචරණය මගින් පැහැදිලි කළ නොහැකි බවයි. සුපිරි සන්නායක YBCO හි Seebeck සංගුණකය Ss = 021 බව පර්යේෂණාත්මකව තහවුරු කර ඇත. තඹ ඊයම් වයර් සඳහා Seebeck සංගුණකය SCu = 0.34-1.15 μV/K3 පරාසයක පවතී. උපරිම ලේසර් තීව්රතාවය 50 K දී ලබා ගත හැකි වන පරිදි ලේසර් ස්ථානයේ තඹ කම්බියේ උෂ්ණත්වය 0.06 K කුඩා ප්‍රමාණයකින් ඉහළ නැංවිය හැක. මෙය 6.9 × 10−8 V තාප විදුලි විභවයක් නිපදවිය හැකි අතර එය විශාලත්වයට වඩා ඇණවුම් තුනක් කුඩා වේ. Figure 1 (a) හි ලබා ගත් Voc. පර්යේෂණාත්මක ප්රතිඵල පැහැදිලි කිරීමට තාප විද්‍යුත් ආචරණය ඉතා කුඩා බව පැහැදිලිය. ඇත්ත වශයෙන්ම, ලේසර් විකිරණය හේතුවෙන් උෂ්ණත්ව විචලනය විනාඩියකට අඩු කාලයකදී අතුරුදහන් වනු ඇත, එවිට තාප බලපෑමෙන් ලැබෙන දායකත්වය ආරක්ෂිතව නොසලකා හැරිය හැක.
කාමර උෂ්ණත්වයේ දී YBCO හි මෙම ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑම මෙහි වෙනස් ආරෝපණ වෙන් කිරීමේ යාන්ත්‍රණයක් සම්බන්ධ වී ඇති බව හෙළි කරයි. සාමාන්ය තත්වයේ ඇති සුපිරි සන්නායක YBCO යනු ආරෝපණ වාහක22,23 ලෙස සිදුරු සහිත p-වර්ගයේ ද්‍රව්‍යයක් වන අතර ලෝහමය Ag-paste n-වර්ගයේ ද්‍රව්‍යයක ලක්ෂණ ඇත. pn හන්දි වලට සමානව, YBCO සෙරමික් වල රිදී පේස්ට් සහ සිදුරු වල ඉලෙක්ට්රෝන විසරණය වීම අතුරු මුහුණතේ YBCO සෙරමික් වෙත යොමු වන අභ්‍යන්තර විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් සාදනු ඇත (රූපය 1h). එය වෙන් කිරීමේ බලය සපයන මෙම අභ්‍යන්තර ක්ෂේත්‍රය වන අතර රූප සටහන 1e හි පෙන්වා ඇති පරිදි කාමර උෂ්ණත්වයේ දී YBCO-Ag පේස්ට් පද්ධතිය සඳහා ධනාත්මක Voc සහ negative Isc වෙත යොමු කරයි. විකල්පයක් ලෙස, Ag-YBCO හට p-වර්ගයේ Schottky හන්දියක් සෑදිය හැකි අතර එය ඉහත ඉදිරිපත් කර ඇති ආකෘතියේ සමාන ධ්‍රැවීයතාවක් සහිත අතුරු මුහුණත් විභවයකට මග පාදයි.
YBCO හි සුපිරි සන්නායක සංක්‍රාන්තිය තුළ ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ගුණවල සවිස්තරාත්මක පරිණාම ක්‍රියාවලිය විමර්ශනය කිරීම සඳහා, 80 K හි නියැදියේ IV වක්ර කැතෝඩ ඉලෙක්ට්රෝඩයේ දී ආලෝකමත් වන තෝරාගත් ලේසර් තීව්‍රතාවයකින් මනිනු ලැබේ (රූපය 2). ලේසර් විකිරණ නොමැතිව, නියැදිය හරහා වෝල්ටීයතාවය ධාරාව නොතකා ශුන්‍යයේ පවතින අතර, නියැදියේ සුපිරි සන්නායක තත්ත්වය 80 K (රූපය 2a) පෙන්නුම් කරයි. 50 K දී ලබාගත් දත්ත වලට සමානව, I-අක්ෂයට සමාන්තරව IV වක්ර තීරනාත්මක අගයක් Pc වෙත ළඟා වන තෙක් ලේසර් තීව්රතාවය වැඩි කරමින් පහළට ගමන් කරයි. මෙම විවේචනාත්මක ලේසර් තීව්‍රතාවයට (Pc) ඉහලින්, සුපිරි සන්නායකය සුපිරි සන්නායක අවධියක සිට ප්‍රතිරෝධක අවධියකට සංක්‍රමණය වේ; අධි සන්නායකයේ ප්‍රතිරෝධයේ පෙනුම හේතුවෙන් වෝල්ටීයතාවය ධාරාව සමඟ වැඩි වීමට පටන් ගනී. එහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන්, IV වක්‍රය I-අක්ෂය සහ V-අක්ෂය සමඟ ඡේදනය වීමට පටන් ගනී, එය මුලින් සෘණ Voc සහ ධනාත්මක Isc වෙත යොමු කරයි. දැන් නියැදිය Voc සහ Isc හි ධ්‍රැවීයතාව ආලෝක තීව්‍රතාවයට අතිශයින් සංවේදී වන විශේෂ තත්වයක පවතින බව පෙනේ; ආලෝක තීව්රතාවයේ ඉතා කුඩා වැඩිවීමක් සමඟින් Isc ධන සිට ඍණ දක්වාත් Voc සෘණ සිට ධන අගය දක්වාත් පරිවර්තනය වේ, මූලාරම්භය පසුකරමින් (ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ගුණවල ඉහළ සංවේදීතාව, විශේෂයෙන් Isc හි අගය, ආලෝක ආලෝකයට වඩා පැහැදිලිව රූපයේ දැකිය හැකිය. 2b). ලබා ගත හැකි ඉහළම ලේසර් තීව්‍රතාවයේදී, IV වක්ර YBCO නියැදියේ සාමාන්ය තත්ත්වය හඟවන එකිනෙක සමග සමාන්තරව සිටීමට අදහස් කරයි.
ලේසර් ස්ථාන මධ්යස්ථානය කැතෝඩ ඉලෙක්ට්රෝඩ වටා ස්ථානගත කර ඇත (රූපය 1i බලන්න). a, YBCO හි IV වක්ර විවිධ ලේසර් තීව්‍රතාවයකින් ප්‍රකිරණය වේ. b (ඉහළ), විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතා Voc සහ කෙටි පරිපථ ධාරාව Isc හි ලේසර් තීව්රතාවය රඳා පැවතීම. Isc අගයන් අඩු ආලෝක තීව්‍රතාවයකින් (<110 mW/cm2) ලබා ගත නොහැක, මන්ද IV වක්ර නියැදිය සුපිරි සන්නායක තත්වයේ ඇති විට I-අක්ෂයට සමාන්තර වේ. b (පහළ), ලේසර් තීව්රතාවයේ කාර්යයක් ලෙස අවකල ප්රතිරෝධය.
80 K හි Voc සහ Isc හි ලේසර් තීව්‍රතා යැපීම Fig. 2b (ඉහළ) හි පෙන්වා ඇත. ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ගුණ ආලෝක තීව්රතාවයේ කලාප තුනකින් සාකච්ඡා කළ හැක. පළමු කලාපය 0 සහ Pc අතර වේ, එහි YBCO අධි සන්නායක වේ, Voc සෘණ වන අතර ආලෝකයේ තීව්‍රතාවයෙන් අඩු වේ (නිරපේක්ෂ අගය වැඩි වේ) සහ Pc හි අවම අගයට ළඟා වේ. දෙවන කලාපය Pc සිට තවත් තීරණාත්මක තීව්‍රතාවයකින් P0 දක්වා වන අතර, එහි Voc වැඩි වන අතර Isc වැඩි වන ආලෝක තීව්රතාවය සමඟ අඩු වන අතර දෙකම P0 හි ශුන්‍යයට ළඟා වේ. YBCO හි සාමාන්ය තත්ත්වයට ළඟා වන තෙක් තුන්වන කලාපය P0 ට වඩා ඉහළින් පවතී. Voc සහ Isc යන දෙකම කලාප 2 හි මෙන් ආලෝක තීව්‍රතාවයෙන් වෙනස් වුවද, ඒවාට තීරණාත්මක තීව්රතාවය P0 ට වඩා ප්‍රතිවිරුද්ධ ධ්‍රැවීයතාවක් ඇත. P0 හි වැදගත්කම පවතින්නේ ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණයක් නොමැති වීම සහ මෙම විශේෂිත ලක්ෂ්‍යයේදී ආරෝපණ වෙන් කිරීමේ යාන්ත්‍රණය ගුණාත්මකව වෙනස් වීමයි. මෙම ආලෝක තීව්‍රතා පරාසය තුළ YBCO නියැදිය අධි සන්නායක නොවන නමුත් සාමාන්ය තත්ත්වයට තවමත් ළඟා වී නොමැත.
පැහැදිලිවම, පද්ධතියේ ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ලක්ෂණ YBCO හි අධි සන්නායකතාවයට සහ එහි සුපිරි සන්නායක සංක්‍රාන්තියට සමීපව සම්බන්ධ වේ. YBCO හි අවකල ප්රතිරෝධය, dV/dI, ලේසර් තීව්රතාවයේ ශ්‍රිතයක් ලෙස Fig. 2b (පහළ) හි පෙන්වා ඇත. කලින් සඳහන් කළ පරිදි, සුපිරි සන්නායකයේ සිට ලෝහය දක්වා කූපර් යුගල විසරණ ස්ථාන හේතුවෙන් අතුරු මුහුණතේ ඇති විද්‍යුත් විභවය. 50 K දී නිරීක්ෂණය කරන ලද ආකාරයටම, ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණය 0 සිට Pc දක්වා ලේසර් තීව්රතාවය වැඩි කිරීමත් සමඟ වැඩි දියුණු වේ. ලේසර් තීව්රතාවය Pc ට වඩා තරමක් ඉහල අගයකට ළඟා වූ විට, IV වක්‍රය ඇල වීමට පටන් ගන්නා අතර නියැදියේ ප්රතිරෝධය දිස් වීමට පටන් ගනී, නමුත් අතුරු මුහුණත් විභවයේ ධ්‍රැවීයතාව තවමත් වෙනස් වී නොමැත. දෘශ්‍ය හෝ ආසන්න IR කලාපය තුළ සුපිරි සන්නායකතාව මත දෘශ්‍ය උද්දීපනයේ බලපෑම විමර්ශනය කර ඇත. මූලික ක්‍රියාවලිය වන්නේ කූපර් යුගල බිඳ දැමීම සහ අධි සන්නායකතාවය 25,26 විනාශ කිරීම වන අතර, සමහර අවස්ථාවලදී සුපිරි සන්නායකතා සංක්‍රාන්තිය වැඩි දියුණු කළ හැක27,28,29, සුපිරි සන්නායකතාවයේ නව අවධීන් පවා ප්‍රේරණය කළ හැක. Pc හි සුපිරි සන්නායකතාව නොමැතිකම ඡායාරූප-ප්රේරිත යුගල කැඩීමට ආරෝපණය කළ හැක. P0 ලක්ෂ්‍යයේදී, අතුරුමුහුණත හරහා විභවය ශුන්ය වේ, එයින් පෙන්නුම් කරන්නේ අතුරු මුහුණතේ දෙපස ආරෝපණ ඝනත්වය මෙම විශේෂිත ආලෝක තීව්රතාවය යටතේ එකම මට්ටමකට ළඟා වන බවයි. ලේසර් තීව්රතාවය තවදුරටත් වැඩි වීම නිසා තවත් කූපර් යුගල විනාශ වන අතර YBCO ක්‍රමයෙන් නැවත p-වර්ගයේ ද්‍රව්‍යයක් බවට පරිවර්තනය වේ. ඉලෙක්ට්රෝන සහ කූපර් යුගල විසරණය වෙනුවට, අතුරුමුහුණතේ ලක්ෂණය දැන් තීරණය වන්නේ ඉලෙක්ට්රෝන සහ සිදුරු විසරණය මගින් වන අතර එමඟින් අතුරු මුහුණතේ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ ධ්‍රැවීයතාව ප්‍රතිවර්තනය වීම සහ එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ධනාත්මක Voc (Fig.1d,h සසඳන්න). ඉතා ඉහළ ලේසර් තීව්‍රතාවයකදී, YBCO හි අවකල ප්රතිරෝධය සාමාන්ය තත්ත්වයට අනුරූප අගයකට සංතෘප්ත වන අතර Voc සහ Isc යන දෙකම ලේසර් තීව්රතාවය සමඟ රේඛීයව වෙනස් වේ (රූපය 2b). සාමාන්ය තත්වයේ YBCO මත ලේසර් ප්‍රකිරණය තවදුරටත් එහි ප්රතිරෝධය සහ සුපිරි සන්නායක-ලෝහ අතුරුමුහුණතේ ලක්ෂණය වෙනස් නොකරන නමුත් ඉලෙක්ට්රෝන සිදුරු යුගලවල සාන්ද්‍රණය වැඩි කරන බව මෙම නිරීක්ෂණයෙන් හෙළි වේ.
ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ගුණ මත උෂ්ණත්වයේ බලපෑම විමර්ශනය කිරීම සඳහා, ලෝහ-අධි සන්නායක පද්ධතිය තීව්රතාවය 502 mW/cm2 නිල් ලේසර් සමඟ කැතෝඩයේ දී විකිරණය කරන ලදී. 50 සහ 300 K අතර තෝරාගත් උෂ්ණත්වවලදී ලබාගත් IV වක්ර 3a හි දක්වා ඇත. විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතාව Voc, කෙටි පරිපථ ධාරාව Isc සහ අවකල ප්රතිරෝධය මෙම IV වක්ර වලින් ලබා ගත හැකි අතර 3b හි පෙන්වා ඇත. ආලෝක ආලෝකකරණයකින් තොරව, විවිධ උෂ්ණත්වවලදී මනින ලද සියලුම IV වක්ර අපේක්ෂිත පරිදි සම්භවය පසු කරයි (රූපය 3a හි ඇතුල් කිරීම). පද්ධතිය සාපේක්ෂව ශක්තිමත් ලේසර් කදම්භයකින් (502 mW/cm2) ආලෝකමත් වන විට උෂ්ණත්වය වැඩි වීමත් සමඟ IV ලක්ෂණ දැඩි ලෙස වෙනස් වේ. අඩු උෂ්ණත්වවලදී IV වක්ර Voc හි සෘණ අගයන් සහිත I-අක්ෂයට සමාන්තරව සරල රේඛා වේ. මෙම වක්‍රය උෂ්ණත්වය ඉහළ යාමත් සමඟ ඉහළට ගමන් කරන අතර ක්‍රමයෙන් තීරණාත්මක උෂ්ණත්වයකදී Tcp ශුන්ය නොවන බෑවුමක් සහිත රේඛාවක් බවට පත් වේ (රූපය 3a (ඉහළ)). සියලුම IV ලක්ෂණ වක්ර තුන්වන චතුරශ්‍රයේ ලක්ෂ්‍යයක් වටා භ්‍රමණය වන බව පෙනේ. Voc සෘණ අගයක සිට ධන අගයක් දක්වා වැඩි වන අතර Isc ධන අගයක සිට සෘණ අගයක් දක්වා අඩු වේ. YBCO හි මුල් සුපිරි සන්නායක සංක්‍රාන්ති උෂ්ණත්වය Tc ට ඉහළින්, IV වක්‍රය උෂ්ණත්වය සමඟ වෙනස් ලෙස වෙනස් වේ (රූපය 3a හි පහළ). පළමුව, IV වක්‍රවල භ්‍රමණ මධ්යස්ථානය පළමු චතුරස්‍රයට ගමන් කරයි. දෙවනුව, උෂ්ණත්වය වැඩි වීමත් සමඟ Voc අඩු වෙමින් පවතින අතර Isc වැඩි වේ (රූපය 3b හි ඉහළ). තෙවනුව, IV වක්‍රවල බෑවුම උෂ්ණත්වය සමඟ රේඛීයව වැඩි වන අතර එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස YBCO සඳහා ප්‍රතිරෝධයේ ධනාත්මක උෂ්ණත්ව සංගුණකයක් (රූපය 3b හි පහළ).
502 mW/cm2 ලේසර් ආලෝකකරණය යටතේ YBCO-Ag පේස්ට් පද්ධතිය සඳහා ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ලක්ෂණවල උෂ්ණත්වය රඳා පැවතීම.
ලේසර් ස්ථාන මධ්යස්ථානය කැතෝඩ ඉලෙක්ට්රෝඩ වටා ස්ථානගත කර ඇත (රූපය 1i බලන්න). a, IV වක්ර 50 සිට 90 K (ඉහළ) සහ 100 සිට 300 K දක්වා (පහළ) පිළිවෙළින් 5 K සහ 20 K උෂ්ණත්ව වර්ධකයක් සහිතව. inset a අඳුරේ උෂ්ණත්ව කිහිපයකදී IV ලක්ෂණ පෙන්වයි. සියලුම වක්ර මූලාරම්භය තරණය කරයි. b, විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතා Voc සහ කෙටි පරිපථ ධාරාව Isc (ඉහළ) සහ උෂ්ණත්වයේ ශ්‍රිතයක් ලෙස YBCO (පහළ) හි අවකල ප්රතිරෝධය, dV/dI. ශුන්ය ප්‍රතිරෝධක සුපිරි සන්නායක සංක්‍රාන්ති උෂ්ණත්වය Tcp ලබා නොදෙන්නේ එය Tc0 ට ඉතා ආසන්න බැවිනි.
3b සිට තීරණාත්මක උෂ්ණත්ව තුනක් හඳුනාගත හැකිය: Tcp, ඊට ඉහලින් YBCO අධි සන්නායක නොවන බවට පත් වේ; Tc0, Voc සහ Isc යන දෙකම ශුන්ය සහ Tc බවට පත් වන අතර, ලේසර් විකිරණයකින් තොරව YBCO හි මුල් ආරම්භක සුපිරි සන්නායක සංක්‍රාන්ති උෂ්ණත්වය. Tcp ~ 55 K ට පහළින්, ලේසර් විකිරණය කරන ලද YBCO, කූපර් යුගල සාපේක්ෂ ඉහළ සාන්ද්‍රණයක් සහිත සුපිරි සන්නායක තත්ත්වයේ පවතී. ලේසර් ප්‍රකිරණයේ බලපෑම නම් ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතාව සහ ධාරාව නිපදවීමට අමතරව කූපර් යුගල සාන්ද්‍රණය අඩු කිරීම මගින් ශුන්ය ප්‍රතිරෝධක අධි සන්නායක සංක්‍රාන්ති උෂ්ණත්වය 89 K සිට ~55 K දක්වා (රූපය 3b හි පහළ) දක්වා අඩු කිරීමයි. උෂ්ණත්වය ඉහළ යාම කූපර් යුගල බිඳ දමමින් අතුරු මුහුණතේ අඩු විභවයක් ඇති කරයි. එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, ලේසර් ආලෝකකරණයේ එකම තීව්රතාවය යෙදුවද, Voc හි නිරපේක්ෂ අගය කුඩා වනු ඇත. උෂ්ණත්වය තවදුරටත් වැඩිවීමත් සමඟ අතුරු මුහුණත විභවය කුඩා හා කුඩා වන අතර Tc0 හි ශුන්‍යයට ළඟා වේ. ඡායා ප්රේරිත ඉලෙක්ට්රෝන කුහර යුගල වෙන් කිරීමට අභ්‍යන්තර ක්ෂේත්‍රයක් නොමැති නිසා මෙම විශේෂ ලක්ෂ්‍යයේ ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑමක් නොමැත. ඇග් පේස්ට් හි නිදහස් ආරෝපණ ඝණත්වය YBCO හි ඇති ඝනත්වයට වඩා වැඩි බැවින් විභවයේ ධ්‍රැවීයතාව ප්‍රතිවර්තනයක් මෙම විවේචනාත්මක උෂ්ණත්වයට වඩා ක්‍රමයෙන් නැවත p-වර්ගයේ ද්‍රව්‍යයකට මාරු වේ. සංක්‍රාන්තියට හේතුව කුමක් වුවත්, ශුන්ය ප්‍රතිරෝධක සුපිරි සන්නායක සංක්‍රාන්තියෙන් පසු වහාම Voc සහ Isc හි ධ්‍රැවීයතාව ප්‍රතිවර්තනය සිදුවන බව මෙහිදී අපට අවධාරණය කිරීමට අවශ්‍යය. මෙම නිරීක්ෂණයෙන් ප්‍රථම වතාවට, අධි සන්නායකතාව සහ ලෝහ-අධි සන්නායක අතුරුමුහුණත් විභවය හා සම්බන්ධ ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑම් අතර සහසම්බන්ධය පැහැදිලිව අනාවරණය වේ. සුපිරි සන්නායක-සාමාන්ය ලෝහ අතුරුමුහුණත හරහා මෙම විභවයේ ස්වභාවය පසුගිය දශක කිහිපය තුළ පර්යේෂණ කේන්ද්‍රස්ථානයක් වී ඇති නමුත් පිළිතුරු දීමට තවමත් බොහෝ ප්‍රශ්න තිබේ. ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණය මැනීම මෙම වැදගත් විභවයේ විස්තර (එහි ප්‍රබලතාව සහ ධ්‍රැවීයතාව යනාදී) ගවේෂණය කිරීම සඳහා ඵලදායී ක්‍රමයක් බව ඔප්පු විය හැකි අතර එම නිසා ඉහළ උෂ්ණත්ව සුපිරි සන්නායක සමීපතා බලපෑම කෙරෙහි ආලෝකය විහිදුවයි.
Tc0 සිට Tc දක්වා උෂ්ණත්වය තවදුරටත් වැඩිවීම කූපර් යුගලවල කුඩා සාන්ද්‍රණයකට තුඩු දෙන අතර අතුරු මුහුණත් විභවය වැඩි දියුණු වන අතර ඒ අනුව විශාල Voc වේ. Tc හිදී කූපර් යුගල සාන්ද්‍රණය ශුන්ය වන අතර අතුරු මුහුණතේ ගොඩනැංවීමේ විභවය උපරිමයට ළඟා වන අතර එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස උපරිම Voc සහ අවම Isc. 502 mW/cm2 තීව්රතාවයේ ලේසර් විකිරණ මගින් ΔT ~ 3 K සිට ~ 34 K දක්වා පුළුල් කරන ලද සුපිරි සන්නායක සංක්‍රාන්තියට අනුරූප වන මෙම උෂ්ණත්ව පරාසය තුළ Voc සහ Isc (නිරපේක්ෂ අගය) සීඝ්‍ර ලෙස වැඩි වේ (රූපය 3b). Tc ට ඉහලින් ඇති සාමාන්ය අවස්ථාවන්හිදී, pn junctions31,32,33 මත පදනම් වූ සාමාන්ය සූර්ය කෝෂ සඳහා Voc හි රේඛීය හැසිරීමට සමාන උෂ්ණත්වය (රූපය 3b හි ඉහළ) සමඟ විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතා Voc අඩු වේ. ලේසර් තීව්රතාවය මත දැඩි ලෙස රඳා පවතින උෂ්ණත්වය (−dVoc/dT) සමඟ Voc වෙනස් වීමේ අනුපාතය සාමාන්ය සූර්ය කෝෂවලට වඩා බෙහෙවින් කුඩා වුවද, YBCO-Ag හන්දිය සඳහා Voc හි උෂ්ණත්ව සංගුණකය විශාලත්වයේ අනුපිළිවෙලට සමාන වේ. සූර්ය කෝෂ වල. සාමාන්ය සූර්ය කෝෂ උපාංගයක් සඳහා pn හන්දියක කාන්දු වන ධාරාව උෂ්ණත්වය වැඩි වීමත් සමඟ වැඩි වන අතර උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට Voc හි අඩුවීමක් ඇති කරයි. මෙම Ag-superconductor පද්ධතිය සඳහා නිරීක්ෂණය කරන ලද රේඛීය IV වක්ර, ප්‍රථමයෙන් ඉතා කුඩා අතුරු මුහුණත් විභවය සහ දෙවනුව heterojunctions දෙකෙහි පිටුපස සිට පසුපසට සම්බන්ධ වීම හේතුවෙන් කාන්දු වන ධාරාව තීරණය කිරීම අපහසු වේ. එසේ වුවද, අපගේ අත්හදා බැලීමේදී නිරීක්ෂණය කරන ලද Voc හැසිරීම් සඳහා කාන්දු වන ධාරාවෙහි එකම උෂ්ණත්ව පරායත්තතාව වගකිව යුතු බව බොහෝ දුරට මැහුම් කරයි. නිර්වචනයට අනුව, Isc යනු Voc වලට වන්දි ගෙවීමට සෘණ වෝල්ටීයතාවයක් නිපදවීමට අවශ්ය ධාරාව වන අතර එමඟින් සම්පූර්ණ වෝල්ටීයතාව ශුන්ය වේ. උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට, සෘණ වෝල්ටීයතාව නිපදවීමට අඩු ධාරාවක් අවශ්ය වන පරිදි Voc කුඩා වේ. තවද, YBCO හි ප්රතිරෝධය Tc ට වැඩි උෂ්ණත්වය සමඟ රේඛීයව වැඩි වේ (රූපය 3b හි පහළ), එය ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී Isc හි කුඩා නිරපේක්ෂ අගයට ද දායක වේ.
රූප 2,3 හි දක්වා ඇති ප්රතිඵල කැතෝඩ ඉලෙක්ට්රෝඩ අවට ප්‍රදේශයේ ලේසර් විකිරණ මගින් ලබා ගන්නා බව සලකන්න. ඇනෝඩයේ ස්ථානගත කර ඇති ලේසර් ලප සමඟ මිනුම් ද පුනරාවර්තනය කර ඇති අතර Voc සහ Isc හි ධ්‍රැවීයතාව ප්‍රතිවර්තනය වී ඇති බව හැර සමාන IV ලක්ෂණ සහ ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ගුණ නිරීක්ෂණය කර ඇත. මෙම සියලු දත්ත අධි සන්නායක-ලෝහ අතුරු මුහුණතට සමීපව සම්බන්ධ වන ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණය සඳහා යාන්ත්‍රණයකට මග පාදයි.
සාරාංශයක් ලෙස, ලේසර් විකිරණ සහිත සුපිරි සන්නායක YBCO-Ag පේස්ට් පද්ධතියේ IV ලක්ෂණ උෂ්ණත්වය සහ ලේසර් තීව්රතාවයේ කාර්යයන් ලෙස මනිනු ලැබේ. 50 සිට 300 K දක්වා උෂ්ණත්ව පරාසය තුළ කැපී පෙනෙන ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණයක් නිරීක්ෂණය වී ඇත. ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ගුණ YBCO පිඟන් මැටිවල අධි සන්නායකතාවයට දැඩි ලෙස සම්බන්ධ වන බව සොයාගෙන ඇත. Voc සහ Isc හි ධ්‍රැවීයතාව ප්‍රතිවර්තනයක් සිදු වන්නේ ඡායාරූප-ප්රේරිත සුපිරි සන්නායකයට අධි සන්නායක නොවන සංක්‍රාන්තියට පසුවය. ස්ථාවර ලේසර් තීව්‍රතාවයෙන් මනිනු ලබන Voc සහ Isc හි උෂ්ණත්ව පරායත්තතාවය නියැදිය ප්‍රතිරෝධී බවට පත්වන තීරනාත්මක උෂ්ණත්වයකදී පැහැදිලි ධ්‍රැවීයතාව ප්‍රතිවර්තනයක් ද පෙන්වයි. නියැදියේ විවිධ කොටස් වෙත ලේසර් ස්ථානය ස්ථානගත කිරීමෙන්, අපි ඡායාරූප ප්රේරිත ඉලෙක්ට්රෝන සිදුරු යුගල සඳහා වෙන් කිරීමේ බලය සපයන අතුරු මුහුණත හරහා විද්‍යුත් විභවයක් පවතින බව පෙන්වමු. මෙම අතුරුමුහුණත විභවය YBCO සුපිරි සන්නායක වන විට YBCO සිට ලෝහ ඉලෙක්ට්රෝඩය වෙත යොමු කරන අතර නියැදිය අධි සන්නායක නොවන විට ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට මාරු වේ. YBCO සුපිරි සන්නායක වන විට විභවයේ මූලාරම්භය ලෝහ-සුපිරි සන්නායක අතුරුමුහුණතේ සමීප බලපෑම සමඟ ස්වභාවිකව සම්බන්ධ විය හැකි අතර 502 mW/cm2 ලේසර් තීව්‍රතාවයකින් 50 K දී ~10−8 mV ලෙස ගණන් බලා ඇත. n-වර්ගයේ ද්රව්ය Ag-paste සමඟ සාමාන්ය තත්වයේ p-වර්ගයේ ද්‍රව්‍යයක් සම්බන්ධ කර ගැනීම, ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී YBCO පිඟන් භාණ්ඩවල ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා හැසිරීම් සඳහා වගකිව යුතු අර්ධ-pn හන්දියක් සාදයි. ඉහත නිරීක්ෂණ මගින් ඉහළ උෂ්ණත්ව සුපිරි සන්නායක YBCO සෙරමික් වල PV බලපෑම මත ආලෝකය විහිදුවන අතර වේගවත් නිෂ්ක්‍රීය ආලෝක අනාවරකය සහ තනි ෆෝටෝන අනාවරකය වැනි දෘශ්‍ය ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල නව යෙදුම් සඳහා මග පාදයි.
ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණ අත්හදා බැලීම් 0.52 mm ඝනකම සහ 8.64 × 2.26 mm2 සෘජුකෝණාස්‍රාකාර හැඩයකින් යුත් YBCO සෙරමික් නියැදියක් මත සිදු කරන ලද අතර අඛණ්ඩ තරංග නිල්-ලේසර් (λ = 450 nm) මඟින් අරය මිලිමීටර් 1.25 ක ලේසර් ලප ප්‍රමාණයෙන් ආලෝකමත් කරන ලදී. තුනී පටල සාම්පලයට වඩා තොග වශයෙන් භාවිතා කිරීමෙන් උපස්ථරයේ සංකීර්ණ බලපෑම සමඟ කටයුතු නොකර සුපිරි සන්නායකයේ ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ගුණ අධ්‍යයනය කිරීමට අපට හැකියාව ලැබේ6,7. එපමනක් නොව, තොග ද්රව්ය එහි සරල සකස් කිරීමේ ක්රියා පටිපාටිය සහ සාපේක්ෂව අඩු පිරිවැය සඳහා හිතකර විය හැකිය. තඹ ඊයම් කම්බි YBCO නියැදිය මත රිදී පේස්ට් සමඟ සම්බන්ධ කර ඇති අතර විෂ්කම්භය මිලිමීටර් 1 ක් පමණ වෘත්තාකාර ඉලෙක්ට්රෝඩ හතරක් සාදයි. වෝල්ටීයතා ඉලෙක්ට්රෝඩ දෙක අතර දුර ප්රමාණය 5 mm පමණ වේ. නියැදියේ IV ලක්ෂණ ක්වාර්ට්ස් ස්ඵටික කවුළුවක් සහිත කම්පන සාම්පල චුම්බකමානය (VersaLab, Quantum Design) භාවිතයෙන් මනිනු ලැබේ. IV වක්ර ලබා ගැනීම සඳහා සම්මත හතරේ වයර් ක්‍රමය භාවිතා කරන ලදී. ඉලෙක්ට්රෝඩවල සාපේක්ෂ පිහිටීම් සහ ලේසර් ලක්ෂ්යය රූපය 1i හි දැක්වේ.
මෙම ලිපිය උපුටා දක්වන්නේ කෙසේද: Yang, F. et al. සුපිරි සන්නායක YBa2Cu3O6.96 සෙරමික් වල ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණයේ සම්භවය. විද්‍යා නි. 5, 11504; doi: 10.1038/srep11504 (2015).
YBa2Cu3O7 හි Chang, CL, Kleinhammes, A., Moulton, WG & Testardi, LR සමමිතිය තහනම් ලේසර් ප්රේරිත වෝල්ටීයතා. භෞතික Rev. B 41, 11564-11567 (1990).
Kwok, HS, Zheng, JP & Dong, SY Y-Ba-Cu-O හි විෂම ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා සංඥාවේ සම්භවය. භෞතික Rev. B 43, 6270-6272 (1991).
Wang, LP, Lin, JL, Feng, QR & Wang, GW අධි සන්නායක Bi-Sr-Ca-Cu-O හි ලේසර් ප්රේරිත වෝල්ටීයතා මැනීම. භෞතික Rev. B 46, 5773-5776 (1992).
Tate, KL, et al. YBa2Cu3O7-x හි කාමර-උෂ්ණත්ව පටලවල සංක්‍රාන්ති ලේසර් ප්රේරිත වෝල්ටීයතා. ජේ. ඇප්ල් භෞතික 67, 4375-4376 (1990).
Kwok, HS & Zheng, JP YBa2Cu3O7 හි විෂම ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ප්‍රතිචාරය. භෞතික Rev. B 46, 3692-3695 (1992).
Muraoka, Y., Muramatsu, T., Yamaura, J. & Hiroi, Z. ඔක්සයිඩ් විෂම ව්‍යුහයක් තුළ YBa2Cu3O7−x වෙත ඡායාරූප ජනනය කරන ලද සිදුරු වාහක එන්නත් කිරීම. ඇප්. භෞතික ලෙට්. 85, 2950-2952 (2004).
අසකුරා, ඩී. සහ අල්. ආලෝක ආලෝකය යටතේ YBa2Cu3Oy තුනී පටලවල ඡායාරූප විමෝචක අධ්‍යයනය. භෞතික ගරු ලෙට්. 93, 247006 (2004).
යැං, එෆ්. සහ අල්. YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 හි ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑම :Nb විෂම සන්ධිය විවිධ ඔක්සිජන් ආංශික පීඩනයකදී ඇනලීය. ද්රව්යය. ලෙට්. 130, 51-53 (2014).
Aminov, BA et al. Yb(Y)Ba2Cu3O7-x තනි ස්ඵටිකවල ද්වි-පරතර ව්‍යුහය. ජේ. සුපර්කොන්ඩ්. 7, 361-365 (1994).
Kabanov, VV, Demsar, J., Podobnik, B. & Mihailovic, D. විවිධ පරතරය ව්‍යුහයන් සහිත සුපිරි සන්නායකවල ක්වාසිපාර්ටිකල් ලිහිල් කිරීමේ ගතිකත්වය: YBa2Cu3O7-δ පිළිබඳ න්‍යාය සහ අත්හදා බැලීම්. භෞතික Rev. B 59, 1497-1506 (1999).
Sun, JR, Xiong, CM, Zhang, YZ & Shen, BG YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 හි නිවැරදි කිරීමේ ගුණාංග :Nb heterojunction. ඇප්. භෞතික ලෙට්. 87, 222501 (2005).
Kamaras, K., Porter, CD, Doss, MG, Herr, SL & Tanner, DB Excitonic අවශෝෂණය සහ YBa2Cu3O7-δ හි සුපිරි සන්නායකතාව. භෞතික ගරු ලෙට්. 59, 919-922 (1987).
Yu, G., Heeger, AJ & Stucky, G. YBa2Cu3O6.3 හි අර්ධ සන්නායක තනි ස්ඵටිකවල සංක්‍රාන්ති ඡායාරූප ප්රේරිත සන්නායකතාව: ප්‍රකාශ ප්රේරිත ලෝහමය තත්ත්වය සහ ප්‍රකාශ ප්රේරිත අධි සන්නායකතාව සඳහා සොයන්න. ඝන රාජ්ය කොමියුනිස්ට්. 72, 345-349 (1989).
මැක්මිලන්, සුපිරි සන්නායක සමීප බලපෑමේ WL උමං ආකෘතිය. භෞතික පූජ්ය 175, 537-542 (1968).
Guéron, S. et al. මෙසොස්කොපික් දිග පරිමාණයක් මත විමර්ශනය කරන ලද සුපිරි සන්නායක සමීපතා බලපෑම. භෞතික ගරු ලෙට්. 77, 3025-3028 (1996).
Annunziata, G. & Manske, D. මධ්‍යස්ථ සමමිතික නොවන සුපිරි සන්නායක සමඟ සමීප බලපෑම. භෞතික පූජ්ය බී 86, 17514 (2012).
Qu, FM et al. Pb-Bi2Te3 දෙමුහුන් ව්‍යුහවල ප්‍රබල සුපිරි සන්නායක සමීපතා බලපෑම. විද්‍යා නි. 2, 339 (2012).
Chapin, DM, Fuller, CS & Pearson, GL සූර්ය විකිරණ විද්‍යුත් බලය බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා නව සිලිකන් pn හන්දි ඡායාරූප සෛලයකි. ජේ. ඇප්. භෞතික 25, 676-677 (1954).
Tomimoto, K. Zn- හෝ Ni-doped YBa2Cu3O6.9 තනි ස්ඵටිකවල සුපිරි සන්නායක සමෝධානික දිග මත අපිරිසිදු බලපෑම්. භෞතික Rev. B 60, 114-117 (1999).
Ando, Y. & Segawa, K. පුළුල් පරාසයක මාත්‍රණයක් තුළ Untwinned YBa2Cu3Oy තනි ස්ඵටිකවල චුම්බක ප්රතිරෝධය: සමෝධානික දිගෙහි විෂම සිදුරු-මාත්‍රණයේ යැපීම. භෞතික ගරු ලෙට්. 88, 167005 (2002).
Obertelli, SD & Cooper, JR Systematics in the thermoelectric power of high-T, oxides. භෞතික Rev. B 46, 14928–14931, (1992).
Sugai, S. et al. p-type high-Tc සුපිරි සන්නායකවල සමෝධානික උච්ච සහ LO phonon මාදිලියේ වාහක-ඝනත්වය මත යැපෙන ගම්‍යතා මාරුව. භෞතික ගරු බී 68, 184504 (2003).
Nojima, T. et al. විද්‍යුත් රසායනික තාක්‍ෂණයක් භාවිතා කරමින් YBa2Cu3Oy තුනී පටලවල සිදුරු අඩු කිරීම සහ ඉලෙක්ට්රෝන සමුච්චය වීම: n-වර්ගයේ ලෝහමය තත්වයක් සඳහා සාක්ෂි. භෞතික ගරු බී 84, 020502 (2011).
Tung, RT Schottky බාධක උසෙහි භෞතික විද්‍යාව සහ රසායන විද්‍යාව. ඇප්. භෞතික ලෙට්. 1, 011304 (2014).
Sai-Halasz, GA, Chi, CC, Denenstein, A. & Langenberg, DN Effects of Dynamic External Pair Breaking in Superconducting Films. භෞතික ගරු ලෙට්. 33, 215-219 (1974).
Nieva, G. et al. අධි සන්නායකතාවයේ ඡායාරූප ප්රේරිත වැඩිදියුණු කිරීම. ඇප්. භෞතික ලෙට්. 60, 2159-2161 (1992).
කුඩිනොව්, VI et al. YBa2Cu3O6+x චිත්‍රපටවල ස්ථායී ප්‍රකාශ සන්නායකතාව ලෝහමය සහ අධි සන්නායක අවධීන් වෙත ප්‍රභා මාත්‍රණය කිරීමේ ක්‍රමයක් ලෙස. භෞතික Rev. B 14, 9017-9028 (1993).
මැන්කොව්ස්කි, ආර්. සහ අල්. YBa2Cu3O6.5 හි වැඩි දියුණු කළ සුපිරි සන්නායකතාව සඳහා පදනමක් ලෙස රේඛීය නොවන දැලිස් ගතිකත්වය. නේචර් 516, 71-74 (2014).
Fausti, D. et al. ඉරි-ඇණවුම් කරන ලද කප්රේට් එකක ආලෝකය-ප්රේරිත සුපිරි සන්නායකතාව. විද්‍යාව 331, 189-191 (2011).
El-Adawi, MK & Al-Nuaim, IA එහි කාර්යක්ෂමතාවයට සාපේක්ෂව සූර්ය කෝෂයක් සඳහා VOC හි උෂ්ණත්ව ක්‍රියාකාරී යැපීම. Desalination 209, 91-96 (2007).
Vernon, SM & Anderson, WA Schottky-barrier silicon solar cell හි උෂ්ණත්ව බලපෑම්. ඇප්. භෞතික ලෙට්. 26, 707 (1975).
Katz, EA, Faiman, D. & Tuladhar, SM මෙහෙයුම් තත්ව යටතේ පොලිමර්-ෆුලරීන් සූර්ය කෝෂවල ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා උපාංග පරාමිතීන් සඳහා උෂ්ණත්වය රඳා පවතී. ජේ. ඇප්ල් භෞතික 90, 5343-5350 (2002).
මෙම කාර්යය සඳහා චීනයේ ජාතික ස්වභාවික විද්‍යා පදනම (ප්‍රදාන අංක 60571063), චීනයේ හෙනාන් පළාතේ මූලික පර්යේෂණ ව්‍යාපෘති (ප්‍රදාන අංක 122300410231) විසින් සහාය ලබා දී ඇත.
FY විසින් කඩදාසියේ පෙළ ලියා ඇති අතර MYH YBCO සෙරමික් නියැදිය සකස් කළේය. FY සහ MYH පරීක්ෂණය සිදු කර ප්රතිඵල විශ්ලේෂණය කරන ලදී. FGC ව්‍යාපෘතිය සහ දත්තවල විද්‍යාත්මක අර්ථකථනය මෙහෙයවීය. සියලුම කතුවරුන් අත්පිටපත සමාලෝචනය කළහ.
මෙම කාර්යය Creative Commons Attribution 4.0 ජාත්‍යන්තර බලපත්‍රයක් යටතේ බලපත්‍ර ලබා ඇත. මෙම ලිපියේ ඇති පින්තූර හෝ වෙනත් තෙවන පාර්ශවීය ද්රව්ය ණය රේඛාවේ වෙනත් ආකාරයකින් දක්වා නොමැති නම්, ලිපියේ Creative Commons බලපත්‍රයේ ඇතුළත් කර ඇත; ක්‍රියේටිව් කොමන්ස් බලපත්‍රය යටතේ ද්රව්ය ඇතුළත් කර නොමැති නම්, එම ද්රව්ය ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කිරීමට පරිශීලකයන් බලපත්‍ර දරන්නාගෙන් අවසර ලබා ගත යුතුය. මෙම බලපත්‍රයේ පිටපතක් බැලීමට, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ වෙත පිවිසෙන්න
Yang, F., Han, M. & Chang, F. සුපිරි සන්නායක YBa2Cu3O6.96 සෙරමික් වල ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණයේ සම්භවය. Sci Rep 5, 11504 (2015). https://doi.org/10.1038/srep11504
අදහසක් ඉදිරිපත් කිරීමෙන් ඔබ අපගේ නියමයන් සහ ප්‍රජා මාර්ගෝපදේශවලට අනුකූල වීමට එකඟ වේ. ඔබ අපවාදාත්මක දෙයක් හෝ අපගේ නියමයන් හෝ මාර්ගෝපදේශවලට අනුකූල නොවන දෙයක් සොයා ගන්නේ නම් කරුණාකර එය නුසුදුසු ලෙස සලකුණු කරන්න.
පසු කාලය: අප්‍රේල්-22-2020