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Matou te lipotia aafiaga ofoofogia photovoltaic i YBa2Cu3O6.96 (YBCO) ceramic i le va o le 50 ma le 300 K faʻaosoina e le lanumoana-laser faʻamalamalamaina, lea e fesoʻotaʻi saʻo i le superconductivity o le YBCO ma le YBCO-metallic electrode interface. O loʻo i ai le suiga o le polarity mo le vaʻavaʻa eletise eletise Voc ma le Isc o loʻo i ai nei pe a oʻo i le YBCO se suiga mai le superconducting i le tulaga tetee. Matou te faʻaalia o loʻo i ai se eletise eletise i luga o le superconductor-masani uʻamea fesoʻotaʻiga, lea e maua ai le tuʻueseesega mo paʻu eletise-puʻu ata. O lenei atina'e gafatia e sa'o mai le YBCO i le u'amea u'amea pe a o'o le YBCO e superconducting ma fesuia'i i le itu faafeagai pe a avea YBCO nonsuperconducting. O le mafuaʻaga o le gafatia e mafai ona fesoʻotaʻi ma le vavalalata i le faʻaogaina o le uʻamea-superconductor pe a fai o le YBCO o loʻo superconducting ma lona tau e faʻatatau i le ~ 10-8 mV i le 50 K faʻatasi ai ma le malosi laser o le 502 mW / cm2. O le tu'ufa'atasiga o se mea-p-ituaiga mea YBCO i le tulaga masani ma se mea-n-ituaiga mea Ag-fa'apipi'i fai se fa'asaga-pn e nafa ma le amio photovoltaic o YBCO ceramics i le vevela maualuga. O a matou suʻesuʻega e mafai ona faʻaavanoaina le auala i faʻaoga fou o masini photon-eletise ma faʻamalamalamaina atili le aafiaga vavalalata i le superconductor-metal interface.
Na lipotia mai i le amataga o le 1990s ma suʻesuʻeina tele talu mai lena taimi, ae o lona natura ma le masini e tumau pea le le mautonu1,2,3,4,5. YBa2Cu3O7-δ (YBCO) ata manifinifi6,7,8, aemaise lava, o loʻo suʻesuʻeina malosi i le tulaga o le photovoltaic (PV) cell ona o lona faʻaogaina le gap9,10,11,12,13. Ae ui i lea, o le maualuga o le teteʻe o le substrate e taʻitaʻia ai i le maualalo o le liua o le masini ma faʻapipiʻi ai le PV muamua o le YBCO8. O iinei tatou te lipoti atu aafiaga mataʻina photovoltaic faʻaosoina e le lanumoana-laser (λ = 450 nm) faʻamalamalamaina i YBa2Cu3O6.96 (YBCO) ceramic i le va o 50 ma 300 K (Tc ~ 90 K). Matou te faʻaalia o le aʻafiaga o le PV e fesoʻotaʻi saʻo i le superconductivity o le YBCO ma le natura o le YBCO-metallic electrode interface. O loʻo i ai le suiga o le polarity mo le vaʻavaʻa eletise eletise Voc ma le Isc o loʻo i ai nei pe a oʻo i le YBCO se suiga mai le superconducting vaega i se tulaga tetee. O lo'o fa'ailoa mai o lo'o i ai se malosiaga fa'aeletise i luga o le superconductor-masani u'amea feso'ota'iga, lea e maua ai le malosi o le vavae'esega mo pa'aga eletise-pu'a ata. O lenei atina'e gafatia e sa'o mai le YBCO i le u'amea u'amea pe a superconducting YBCO ma sui i le itu faafeagai pe a avea le faataitaiga nonsuperconducting. O le amataga o le gafatia e mafai ona fesoʻotaʻi faʻatasi ma le vavalalata effect14,15,16,17 i le uʻamea-superconductor interface pe a fai o le YBCO superconducting ma lona tau e faʻatatau i le ~ 10−8 mV i le 50 K faʻatasi ai ma le malosi laser o le 502 mW /cm2. O le tu'ufa'atasiga o se mea fa'a-p YBCO i le tulaga masani ma se mea-n-ituaiga mea Ag-paste fomu, e foliga mai, o se so'oga quasi-pn lea e nafa ma le amio PV o YBCO ceramics i le vevela maualuga. O a matou faʻamatalaga na faʻamalamalamaina atili ai le amataga o le PV aafiaga i le maualuga o le vevela superconducting YBCO ceramics ma faʻaavanoaina le ala mo lona faʻaogaina i masini optoelectronic e pei o le vave passive light detector etc.
Ata 1a-c o loʻo faʻaalia ai uiga IV o le YBCO ceramic sample i le 50 K. A aunoa ma le faʻamalamalamaina o le malamalama, o le voltage i luga o le faʻataʻitaʻiga e tumau pea i le zero ma le suiga o le taimi nei, e pei ona mafai ona faʻamoemoeina mai se mea superconducting. E aliali mai le a'afiaga o le photovoltaic pe a fa'asaga le laisa leisa i le cathode (Ata 1a): o le fa'aogaina o le IV e tutusa ma le I-axis e alu i lalo ma fa'ateleina le malosi o le laser. E manino lava o loʻo i ai se eletise e faʻaosoina ata e tusa lava pe leai se mea o loʻo i ai nei (e masani ona taʻua o le volta eletise tatala Voc). Ole fa'asolo ole ole IV ole fa'ailoga ole fa'ata'ita'iga o lo'o fa'asolo pea i lalo ole fa'amalamalamaga leisa.
(a–c) ma le 300 K (e–g). O tau o le V(I) na maua e ala i le saluina o le taimi nei mai le -10 mA i le +10 mA i le vacuum. E na'o se vaega o fa'amatalaga fa'ata'ita'iga e tu'uina atu mo le fa'amanino. a, Uiga-voltage o lo'o i ai nei o le YBCO e fuaina i le laisa o lo'o tu'u ile cathode (i). O pupuni uma IV o laina saʻo faʻalava e faʻaalia ai le faʻataʻitaʻiga o loʻo faʻaauau pea i le laser irradiation. O le pi'o e alu i lalo ma le faateleina o le malosi o le laser, e taʻu mai ai o loʻo i ai se tulaga le lelei (Voc) i le va o laina eletise e lua e tusa lava pe leai se taimi. O pupuni IV e tumau pea e le suia pe a faʻatonu le laser i le ogatotonu o le faʻataʻitaʻiga ile eter 50 K (b) poʻo le 300 K (f). O le laina faalava e agai i luga a o faamalamalamaina le anode (i). O se faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga o fesoʻotaʻiga uamea-superconductor i le 50 K o loʻo faʻaalia i le d. O uiga i le taimi nei-voltage o le tulaga masani YBCO i le 300 K fuaina i le laser ave fa'asino i cathode ma anode o lo'o tu'uina atu i le e ma le g. I le faʻatusatusa i taunuʻuga i le 50 K, e le-zero slope o laina saʻo e faʻaalia ai o le YBCO o loʻo i le tulaga masani; o tau o le Voc e fesuisuiaʻi ma le malosi o le malamalama i se itu faʻafeagai, e faʻaalia ai se faiga e vavae ese ai le totogi. O se fausaga fa'aoga talafeagai i le 300 K o lo'o fa'aalia i le hj Le ata moni o le fa'ata'ita'iga ma ta'ita'i.
Oxygen-oa YBCO i le superconducting setete e mafai ona mitiia toetoe lava atoa fusi o alaleo o le susulu o le la ona o le laʻititi laʻititi o le va o le malosi (Eg) 9,10, ma faʻatupuina ai pea eletise-pu (e-h). Ina ia maua se voli matala Voc e ala i le mitiia o photon, e mana'omia le vaeluaga o le vaeluaga o ata e gaosia ae le'i faia le toe tu'ufa'atasia. O le Voc le lelei, e fa'atatau i le cathode ma le anode e pei ona fa'aalia i le Ata 1i, o lo'o ta'u mai ai o lo'o i ai se malosiaga eletise i luga o le u'amea-superconductor interface, lea e saluina ai le eletise i le anode ma pu i le cathode. Afai o le tulaga lea, e tatau foi ona i ai se mea e mafai ona tusi mai le superconductor i le eletise uʻamea i le anode. O lona uiga, o le a maua se Voc lelei pe a faʻamalamalamaina le vaega faʻataʻitaʻi lata ane i le anode. E le gata i lea, e le tatau ona i ai ni eletise e faʻaosoina ata pe a faʻasino le laser i nofoaga e mamao ese mai le eletise. E mautinoa lava o le tulaga lea e mafai ona iloa mai le Ata 1b,c!.
Pe a alu le mea malamalama mai le cathode electrode i le ogatotonu o le faʻataʻitaʻiga (e tusa ma le 1.25 mm e ese mai i fesoʻotaʻiga), e leai se fesuiaiga o IV curves ma leai se Voc e mafai ona matauina ma le faʻateleina o le laser malosi i le maualuga maualuga o loʻo maua (Fig. 1b) . E masani lava, o lenei taunuʻuga e mafai ona tuʻuina atu i le faʻatapulaʻaina o le olaga o faʻauluina ata ma le leai o se malosi vavae ese i le faʻataʻitaʻiga. E mafai ona faia ni paipa eletron-hole i soo se taimi lava e faʻamalamalamaina ai le faʻataʻitaʻiga, ae o le tele o paga e-h o le a faʻaumatia ma e leai se aafiaga photovoltaic e matauina pe a paʻu le laser i nofoaga e mamao ese mai soʻo se eletise. O le faʻanofoina o le laser spot i le anode electrodes, o le IV curves e tutusa ma le I-axis e alu i luga ma faʻateleina le malosi laser (Fig. 1c). O lo'o iai fo'i i totonu ole feso'ota'iga uamea-superconductor ile anode. Ae ui i lea, e fesoʻotaʻi le eletise uʻamea i le taʻitaʻi lelei o le faiga suʻega i lenei taimi. O pu na gaosia e le laser o loʻo tuleia i le anode taʻitaʻi ma o lea e matauina ai se Voc lelei. O fa'ai'uga o lo'o tu'uina atu iinei e maua ai se fa'amaoniga malosi o lo'o i ai moni lava se feso'ota'iga e mafai ona fa'asino mai le superconductor i le u'amea eletise.
Photovoltaic aafiaga i YBa2Cu3O6.96 ceramics i le 300 K o loʻo faʻaalia i le Ata 1e-g. A aunoa ma se malamalama malamalama, IV curve o le faʻataʻitaʻiga o se laina saʻo e sopoia le amataga. O lenei laina sa'o e agai i luga e tutusa ma le laina muamua ma le faateleina o le malosi o le laser e susulu i le cathode taitai (Ata 1e). E lua tulaga fa'atapula'aina o tului mo se masini photovoltaic. O le faʻalavelave faʻafuaseʻi e tupu pe a V = 0. O le taimi nei i lenei tulaga o loʻo taʻua o le taʻavale puʻupuʻu (Isc). O le tulaga fa'atapula'a lona lua o le tulaga tatala-circuit condition (Voc) lea e tupu pe a leai le R→∞ po'o le taimi nei. O le ata 1e o loʻo faʻaalia manino ai o le Voc e lelei ma faʻateleina i le faʻateleina o le malosi o le malamalama, e ese mai le iʻuga na maua i le 50 K; a'o se Isc leaga o lo'o matauina e fa'atupula'ia le tele ma le fa'amalamalamaina o le malamalama, o se amio masani o sela masani o le la.
E faʻapea foʻi, pe a faʻasino le uila laser i vaega e mamao ese mai le eletise, o le V (I) curve e tutoatasi mai le malosi o le laser ma e leai se aafiaga photovoltaic na aliali mai (Fig. 1f). E tutusa ma le fua i le 50 K, o le IV curves o loʻo agai i le itu faʻafeagai aʻo faʻafefeteina le anode electrode (Fig. 1g). O nei faʻaiʻuga uma na maua mo lenei faiga faʻapipiʻi YBCO-Ag i le 300 K faʻatasi ai ma le laser faʻamalamalamaina i tulaga eseese o le faʻataʻitaʻiga e ogatasi ma se atinaʻe faʻafeagai ma le mea na matauina i le 50 K.
O le tele o electrons condense i Cooper paga i superconducting YBCO i lalo o lona suiga vevela Tc. A'o i totonu o le u'amea eletise, e tumau pea le electrons i se tulaga e tasi. O loʻo i ai se gradient density tele mo electrons taʻitasi ma Cooper paga i le va o le uamea-superconductor interface. O le tele-aveina eletonika tasi i mea u'amea o le a sosolo atu i totonu o le itulagi superconductor, ae o le tele-aveina Cooper-paiga i le YBCO itulagi o le a sosolo atu i le itulagi uʻamea. A'o fa'asolo atu e ta'ito'alua Cooper le tele o tau ma le tele atu o le fe'avea'i nai lo electrons tu'utasi e sosolo mai le YBCO i totonu o le itulagi u'amea, o lo'o tu'uina atu i tua ia atomi lelei, ma i'u ai i se malae eletise i le va'aiga o le avanoa. O le itu o lenei eletise eletise o loʻo faʻaalia i le ata faʻataʻitaʻi Ata 1d. O fa'amalama photon fa'afuase'i e lata ane i le vaega o le va'aiga e mafai ona fa'atupu ai ni pa'aga o le a vavae'ese ma tafi ese ai ma maua ai se fa'aa'ave'avega i le itu fa'afeagai. O le taimi lava e alu ese ai le electrons mai le fausiaina-i totonu o le fanua eletise, latou condensed i paga ma tafe atu i le isi electrode e aunoa ma le tetee. I lenei tulaga, o le Voc o loʻo faʻafeagai ma le polarity na muaʻi setiina ma faʻaalia se tau le lelei pe a faʻasino le uila laser i le vaega o loʻo siomia ai le eletise leaga. Mai le tau o Voc, o le gafatia i luga o le atinaʻe e mafai ona faʻatusatusaina: o le mamao i le va o le lua voltage taʻitaʻia d o le ~ 5 × 10−3 m, o le mafiafia o le uʻamea-superconductor interface, di, e tatau ona tutusa le faasologa o le tele. e pei o le umi o le coherence o le YBCO superconductor (~ 1 nm) 19,20, ave le tau o Voc = 0.03 mV, o le Vms gafatia i le uʻamea-superconductor interface ua iloiloina e ~ 10-11 V i le 50 K faʻatasi ai ma le malosi laser. o le 502 mW/cm2, fa'aoga tutusa,
Matou te manaʻo e faʻamamafa iinei e le mafai ona faʻamatalaina le voltage faʻaosoina ata e ala i ata vevela. Ua faʻamaonia faʻataʻitaʻiga o le Seebeck coefficient o le superconductor YBCO o le Ss = 021. O le Seebeck coefficient mo uaea taʻitaʻi kopa o loʻo i le va o SCu = 0.34-1.15 μV / K3. O le vevela o le uaea apamemea i le nofoaga leisa e mafai ona siitia i luga e se aofaiga itiiti o le 0.06 K ma le maualuga leisa malosi o loo maua i le 50 K. E mafai ona maua ai se thermoelectric gafatia o 6.9 × 10−8 V lea e tolu poloaiga tele laʻititi nai lo le Voc na maua i le Ata 1 (a). E fa'ailoa mai e la'ititi tele le a'afiaga o le thermoelectric e fa'amatala ai i'uga fa'ata'ita'iga. O le mea moni, o le fesuiaiga o le vevela e mafua mai i le laser irradiation o le a mou atu i lalo ifo o le tasi minute ina ia mafai ai ona le amanaiaina ma le saogalemu le sao mai le vevela.
O lenei aafiaga photovoltaic a le YBCO i le vevela o le potu e faʻaalia ai o loʻo aʻafia ai se faiga e vavae ese ai totogi iinei. Superconducting YBCO i le tulaga masani o se p-ituaiga mea ma pu e pei o le ave avega22,23, ao metallic Ag-paste ei ai uiga o se mea n-ituaiga. E tutusa ma pn junctions, o le faʻasalalauina o electrons i le paʻu siliva ma pu i le YBCO ceramic o le a fausia ai se eletise eletise i totonu e faʻasino i le YBCO ceramic i le atinaʻe (Fig. 1h). O lenei fanua i totonu o loʻo tuʻuina atu ai le malosi o le vavae ese ma taʻitaʻia ai se Voc lelei ma le leaga Isc mo le YBCO-Ag paste system i le vevela o le potu, e pei ona faʻaalia i le Ata 1e. I le isi itu, e mafai e Ag-YBCO ona fausia se p-type Schottky junction lea e taʻitaʻia ai foʻi le faʻaogaina o fesoʻotaʻiga ma le polarity tutusa e pei o le faʻataʻitaʻiga o loʻo tuʻuina atu i luga24.
Ina ia suʻesuʻeina le faʻasologa o le evolusione auiliili o meatotino photovoltaic i le taimi o le superconducting transition of YBCO, IV curves o le faʻataʻitaʻiga i le 80 K na fuaina ma le malosi laser filifilia e faʻamalamalamaina i le cathode electrode (Fig 2). A aunoa ma le laser irradiation, o le voltage i luga o le faʻataʻitaʻiga e tumau pea i le zero e tusa lava po o le a le taimi nei, e faʻaalia ai le tulaga maualuga o le faʻataʻitaʻiga i le 80 K (Fig. 2a). E tutusa ma faʻamatalaga na maua i le 50 K, IV curves tutusa ma le I-axis agai i lalo ma faʻateleina le malosi leisa seia oʻo i se taua taua Pc. I luga aʻe o lenei ogaoga leisa malosi (Pc), o le superconductor maua se suiga mai se vaega superconducting i se vaega tetee; ua amata ona faateleina le voltage i le taimi nei ona o le foliga mai o le tetee i le superconductor. O se taunuuga, o le IV curve e amata ona fesoʻotaʻi ma le I-axis ma le V-axis e tau atu i se Voc le lelei ma se Isc lelei i le taimi muamua. O le taimi nei o le faʻataʻitaʻiga e foliga mai o loʻo i ai i se tulaga faʻapitoa lea o le polarity o Voc ma Isc e matuaʻi maʻaleʻale i le malosi o le malamalama; faʻatasi ai ma sina faʻaopoopoga laʻititi o le malosi o le malamalama Isc ua liua mai le lelei i le leaga ma le Voc mai le leaga i le lelei lelei, pasia le amataga (o le maualuga o le maaleale o meatotino photovoltaic, aemaise lava le tau o le Isc, i le malamalama malamalama e mafai ona sili atu ona manino i le Ata. 2b). I le maualuga o le laser malosi o loʻo maua, o le IV curves e faʻamoemoe e tutusa le tasi ma le isi, e faʻaalia ai le tulaga masani o le YBCO faʻataʻitaʻiga.
O le nofoaga tutotonu o le laser o loʻo faʻatulagaina faataamilo i le cathode electrodes (silasila i le Ata 1i). a, IV curves o YBCO irradiated ma eseese leisa intensities. b (pito i luga), Fa'alagolago le malosi o le laser ole va'ava'a va'ava'ava'a Voc ma le va'aiga pu'upu'u Isc. E le mafai ona maua le tau o le Isc i le maualalo o le malamalama (<110 mW/cm2) ona o le IV curves e tutusa ma le I-axis pe a o le faʻataʻitaʻiga i le superconducting state. b (lalo), teteʻe eseese o se galuega o le malosi leisa.
Ole fa'alagolago ile malosi ole laser ole Voc ma le Isc ile 80 K o lo'o fa'aalia ile Ata 2b (pito i luga). O meatotino photovoltaic e mafai ona talanoaina i vaega e tolu o le malosi o le malamalama. O le itulagi muamua i le va o le 0 ma le Pc, lea o le YBCO o loʻo superconducting, Voc e le lelei ma faʻaititia (faʻateleina le tau aofaʻi) faʻatasi ma le malamalama ma oʻo atu i se laʻititi i le Pc. O le itulagi lona lua e mai le Pc i le isi malosi P0, lea e fa'atupula'ia ai le Voc a'o fa'aitiitia le Isc i le fa'ateleina o le malamalama ma o'o uma i le zero i le P0. O le itulagi lona tolu e i luga a'e o le P0 se'ia o'o i le tulaga masani o le YBCO. E ui ina eseese uma le Voc ma le Isc i le malosi o le malamalama i le auala lava e tasi e pei o le itulagi 2, o loʻo i ai le faʻafeagai o le polarity i luga aʻe o le malosi P0. O le taua o le P0 o loʻo taoto i le leai o se aafiaga photovoltaic ma o le faiga o le vavaeeseina o totogi e suia lelei i lenei tulaga faapitoa. Ole fa'ata'ita'iga a le YBCO e le'o fa'aosoina ile tele ole malamalama ae ole tulaga masani e le'i ausia.
E manino lava, o uiga photovoltaic o le faiga e fesoʻotaʻi vavalalata ma le superconductivity o le YBCO ma lona superconducting suiga. O le eseesega o le tetee, dV / dI, o le YBCO o loʻo faʻaalia i le Ata 2b (lalo) o se galuega ole malosi ole laser. E pei ona taʻua muamua, o le fausiaina o le eletise i totonu o le atinaʻe ona o le Cooper pair diffusion points mai le superconductor i le uamea. E tutusa ma le mea na matauina i le 50 K, o le photovoltaic aafiaga e faʻaleleia i le faʻateleina o le laser malosi mai le 0 i le Pc. A oʻo atu le malosi o le laser i se tau i luga aʻe o le Pc, o le IV curve e amata ona faʻafefe ma amata ona aliali mai le teteʻe o le faʻataʻitaʻiga, ae o le polarity o le atinaʻe gafatia e leʻi suia. O le aʻafiaga o le faʻamalosi mata i luga o le superconductivity ua suʻesuʻeina i le vaʻaia poʻo le latalata-IR itulagi. E ui o le faiga faavae o le talepeina lea o paga Cooper ma faʻaumatia le superconductivity25,26, i nisi tulaga superconductivity suiga e mafai ona faʻaleleia27,28,29, vaega fou o le superconductivity e mafai lava ona faʻaosoina30. O le leai o se superconductivity i le Pc e mafai ona ta'u mai i le malepelepe o le pa'aga na fa'aosoina ata. I le tulaga P0, o le gafatia i luga o le atinaʻe e avea ma zero, e faʻaalia ai le mamafa o le tau i itu uma e lua o le atinaʻe e oʻo atu i le tulaga tutusa i lalo o lenei faʻapitoa o le faʻamalamalamaina o le malamalama. O le fa'ateleina o le malosi o le laser e mafua ai ona fa'aumatia le tele o paga Cooper ma fa'asolosolo malie le toe suia o le YBCO i se mea p-ituaiga. Nai lo o le electron ma Cooper paʻu faʻasalalau, o le vaega o le atinaʻe ua fuafuaina nei e le eletise ma le pu faʻasalalau lea e oʻo atu ai i le suiga o le polarity o le eletise eletise i totonu o le atinaʻe ma oʻo ai i se Voc lelei (faʻatusatusa Fig.1d, h). I le maualuga maualuga o le laser, o le eseesega o le YBCO e tumu i se tau e tutusa ma le tulaga masani ma o le Voc ma le Isc e masani ona fesuisuiai laina ma le malosi o le laser (Fig. 2b). O lenei faʻamatalaga e faʻaalia ai o le laser irradiation i le tulaga masani YBCO o le a le toe suia lona resistivity ma le foliga o le superconductor-metal interface ae naʻo le faʻateleina o le faʻaogaina o paʻu eletise-pu.
Ina ia suʻesuʻeina le aʻafiaga o le vevela i luga o meatotino photovoltaic, o le uʻamea-superconductor system na faʻafefe i le cathode ma le laser lanumoana o le malosi 502 mW / cm2. IV curve maua i le vevela filifilia i le va o le 50 ma le 300 K o loʻo tuʻuina atu i le Ata 3a. Ole va'ava'a va'ava'a va'ava'a Voc, va'a pu'upu'u Isc taimi nei ma le eseesega tete'e e mafai ona maua mai nei pi'o IV ma fa'aalia i le Ata 3b. A aunoa ma le faʻamalamalamaina o le malamalama, o le IV curves uma e fuaina i vevela eseese e pasi atu i le amataga e pei ona faʻamoemoeina (faʻapipiʻi o le Ata 3a). O uiga IV e matua suia tele i le faateleina o le vevela pe a faʻamalamalamaina le masini e se laisa leisa malosi (502 mW/cm2). I le maualalo o le vevela o le IV curves o laina saʻo e tutusa ma le I-axis ma tau le lelei o Voc. O lenei pi'o e alu i luga ma le fa'atuputeleina o le vevela ma faasolosolo malie ona liua i se laina e leai se fa'asea i le vevela vevela Tcp (Ata 3a (pito i luga)). E foliga mai o pi'o uiga IV uma e taamilo solo i se mata i le lona tolu. Voc e fa'atupula'ia mai le tau leaga i le lelei ae fa'aitiitia le Isc mai le lelei i le leaga. I luga a'e o le vevela o le suiga muamua o le superconducting Tc o le YBCO, o le IV curve e sui ese ma le vevela (lalo o le Ata 3a). Muamua, o le ogatotonu o le taamilosaga o le IV curves e agai i le muamua quadrant. Lona lua, o le Voc o loʻo faʻaitiitia pea ma faʻateleina le Isc i le faʻateleina o le vevela (pito i luga o le Ata 3b). Lona tolu, o le slope o le IV curves e faʻateleina laina faʻatasi ma le vevela e mafua ai le lelei o le vevela o le teteʻe mo YBCO (lalo o le Ata 3b).
Faʻalagolago i le vevela o uiga photovoltaic mo YBCO-Ag faʻapipiʻi faiga i lalo ole 502 mW/cm2 faʻamalamalamaga laser.
O le nofoaga tutotonu o le laser o loʻo faʻatulagaina faataamilo i le cathode electrodes (silasila i le Ata 1i). a, IV curves maua mai le 50 i le 90 K (pito i luga) ma mai le 100 i le 300 K (lalo) faʻatasi ai ma se faʻaopoopoga o le vevela o le 5 K ma le 20 K, i le faasologa. Fa'aofia a fa'aalia uiga IV i le tele o le vevela i le pogisa. O pi'o uma e sopoia le mea na tupuga mai ai. b, tatala matagaluega voltage Voc ma le taamilosaga puupuu Isc (pito i luga) ma le eseesega tetee, dV/dI, o le YBCO (lalo) o se galuega o le vevela. Ole vevela ole su'esu'ega ole superconducting zero e le'o tu'uina atu ona e latalata tele ile Tc0.
E tolu vevela ogaoga e mafai ona iloa mai le Ata 3b: Tcp, i luga aʻe o le YBCO e avea ma non-superconducting; Tc0, lea na avea uma ai le Voc ma le Isc ma zero ma le Tc, o le amataga muamua o le vevela o le suiga o le YBCO e aunoa ma le laser irradiation. I lalo o le Tcp ~ 55 K, o le YBCO irradiated leisa o loʻo i totonu o le superconducting state ma le maualuga maualuga o le Cooper pairs. O le aʻafiaga o le laser irradiation o le faʻaitiitia lea o le vevela o le fesuiaiga o le superconducting zero resistance mai le 89 K i le ~ 55 K (pito i lalo o le Ata 3b) e ala i le faʻaitiitia o le Cooper pair concentration i le faʻaopoopoga i le gaosia o le photovoltaic voltage ma le taimi nei. O le faateleina o le vevela e malepe ai foi le Cooper paiga e tau atu i se tulaga maualalo i le atinaʻe. O le mea lea, o le a faʻaitiitia le tau o le Voc, e ui lava e tutusa le malosi o le faʻamalamalamaina o le laser. Ole a fa'aitiiti ma la'ititi le fa'aogaina ole avanoa fa'atasi ai ma le fa'ateleina o le vevela ma o'o ile zero ile Tc0. E leai se aafiaga photovoltaic i lenei tulaga faapitoa aua e leai se fanua i totonu e tuueseese ai le photo-induced electron-hole pairs. O le suiga o le polarity o le gafatia e tupu i luga aʻe o lenei vevela ogaoga ona o le mamafa o le totogi fua i le Ag paste e sili atu nai lo le YBCO lea e faasolosolo malie ona toe faʻafoʻi i se mea p-ituaiga. O iinei matou te fia faamamafa atu ai o le suiga o le polarity o Voc ma Isc e tupu vave pe a maeʻa le zero resistance superconducting transition, e tusa lava po o le a le mafuaʻaga o le suiga. O lenei faʻamatalaga faʻaalia manino, mo le taimi muamua, le faʻamaopoopoina i le va o le superconductivity ma le photovoltaic aafiaga e fesoʻotaʻi ma le faʻaogaina o le uʻamea-superconductor. O le natura o lenei gafatia i luga o le superconductor-normal interface uamea o se suʻesuʻega taulaʻi mo le tele o tausaga talu ai ae o loʻo i ai le tele o fesili o loʻo faʻatali pea e taliina. O le fuaina o le aafiaga o le photovoltaic e mafai ona faamaonia o se auala aoga mo le suʻesuʻeina o faʻamatalaga (e pei o lona malosi ma le polarity ma isi) o lenei gafatia taua ma o lea e faʻamalamalamaina ai le maualuga o le vevela superconducting aafiaga vavalalata.
O le si'itia atili o le vevela mai le Tc0 i le Tc e o'o atu ai i se fa'aitiitiga la'ititi o pa'aga Cooper ma fa'aleleia atili ai le gafatia fa'afeso'ota'i ma fa'atupu ai le tele o Voc. I le Tc o le Cooper pair concentration e avea ma zero ma o le fausia-i le gafatia i le atinaʻe e oʻo i le maualuga, e maua ai le maualuga Voc ma le laʻititi Isc. O le faʻateleina vave o le Voc ma le Isc (tau aoga atoatoa) i lenei tulaga vevela e fetaui ma le suiga o le superconducting lea e faʻalauteleina mai le ΔT ~ 3 K i le ~ 34 K e le laser irradiation o le malosi 502 mW / cm2 (Fig 3b). I setete masani i luga aʻe o le Tc, o le vaʻavaʻa vaʻavaʻa eletise Voc e faʻaitiitia i le vevela (pito i luga o le Ata 3b), e tutusa ma le amio laina ole Voc mo sela masani ole la e faʻavae i luga ole pn junctions31,32,33. E ui lava o le suiga o le Voc ma le vevela (−dVoc/dT), lea e faalagolago malosi i le malosi o le laser, e laʻititi tele nai lo le masani o le la, o le vevela o le Voc mo le YBCO-Ag junction e tutusa lava le faasologa o le maualuga e pei o lena. o sela sola. E fa'atupula'ia le tafega o le pn junction mo se masini feavea'i o le la i le si'itia o le vevela, ma fa'aitiitia ai le Voc pe a fa'atuputeleina le vevela. O laina laina IV na matauina mo lenei Ag-superconductor system, ona o le muamua o le laʻititi laʻititi gafatia ma lona lua o le fesoʻotaʻiga i tua i tua o le lua heterojunctions, e faigata ai ona fuafua le leakage o loʻo i ai nei. Ae ui i lea, e foliga mai o le fua tutusa o le vevela o le taimi nei e nafa ma le amio Voc na matauina i la matou suʻega. E tusa ai ma le faʻamatalaga, o le Isc o le taimi nei e manaʻomia e maua ai se voltage le lelei e totogi ai le Voc ina ia leai se voluma atoa. A'o fa'atupula'ia le vevela, e fa'aitiiti le Voc ina ia fa'aitiitia ai le taimi nei e mana'omia e maua ai le voltage leaga. E le gata i lea, o le tetee a le YBCO e faʻatuputeleina faʻatasi ma le vevela i luga aʻe o Tc (pito i lalo o le Ata 3b), lea e fesoasoani foi i le laʻititi laʻititi o le Isc i le maualuga o le vevela.
Matauina o taunuuga o loʻo tuʻuina atu i le Ata 2,3 e maua mai i le laser irradiating i le vaega o loʻo siomia ai electrodes cathode. Ua toe faia fo'i fua fa'atasi ai ma le laisa o lo'o tu'u i le anode ma uiga fa'atusa IV ma meatotino photovoltaic ua matauina se'i vagana ai le polarity o le Voc ma le Isc ua fa'aliliuina i lenei tulaga. O nei faʻamatalaga uma e taʻitaʻia ai se masini mo le photovoltaic effect, lea e vavalalata vavalalata i le superconductor-metal interface.
I le aotelega, o uiga IV o le laser irradiated superconducting YBCO-Ag paste system ua fuaina o galuega o le vevela ma le malosi o le laser. O aafiaga mataʻina photovoltaic ua matauina i le fua o le vevela mai le 50 i le 300 K. Ua maua o le photovoltaic meatotino correlate malosi i le superconductivity o YBCO ceramics. O le suiga o le polarity o Voc ma le Isc e tupu vave lava pe a maeʻa le faʻaosoina o ata i le suiga e le o le superconducting. O le fa'alagolago i le vevela o le Voc ma le Isc o lo'o fuaina i le malosi o le laser fa'amautu e fa'aalia ai fo'i se suiga manino o le polarity i se vevela ogaoga i luga a'e o le fa'ata'ita'iga e fa'afefeteina. E ala i le suʻeina o le laser i vaega eseese o le faʻataʻitaʻiga, matou te faʻaalia ai o loʻo i ai se malosiaga eletise i luga o le atinaʻe, lea e maua ai le malosi o le vavae ese mo paʻu eletise-puʻu ata. O lenei atina'e gafatia e sa'o mai le YBCO i le u'amea u'amea pe a superconducting YBCO ma sui i le itu faafeagai pe a avea le faataitaiga nonsuperconducting. O le mafuaʻaga o le gafatia e mafai ona fesoʻotaʻi faʻatasi ma le faʻalavelave vavalalata i le faʻaogaina o le uʻamea-superconductor pe a fai le YBCO superconducting ma e faʻatatau i le ~ 10−8 mV i le 50 K faʻatasi ai ma le malosi laser o 502 mW / cm2. Fa'afeso'ota'i o se mea fa'a-p YBCO i le tulaga masani fa'atasi ai ma se mea-n-ituaiga mea Ag-paste e fai ai se fa'atasi-pn lea e nafa ma le amio photovoltaic a YBCO ceramics i le vevela maualuga. O faʻamatalaga o loʻo i luga o loʻo faʻamalamalamaina ai le aafiaga o le PV i le maualuga o le vevela superconducting YBCO ceramics ma faʻapipiʻi le ala i talosaga fou i masini optoelectronic e pei o le vave passive light detector ma le tasi photon detector.
O faʻataʻitaʻiga o le photovoltaic na faia i luga o le YBCO ceramic sample o 0.52 mm mafiafia ma 8.64 × 2.26 mm2 rectangular foliga ma faʻamalamalamaina e le faʻaauau pea o le galu lanumoana-laser (λ = 450 nm) faʻatasi ai ma le laisa le tele o le 1.25 mm i le radius. O le faʻaaogaina o le tele nai lo le faʻataʻitaʻiga ata manifinifi e mafai ai ona tatou suʻesuʻeina meatotino photovoltaic o le superconductor e aunoa ma le feagai ma le faʻalavelave lavelave o le substrate6,7. E le gata i lea, o le tele o mea e mafai ona faʻaogaina mo lona faʻagasologa faigofie o sauniuniga ma tau maualalo. O uaea ta'ita'i apamemea o lo'o tu'ufa'atasia i luga o le fa'ata'ita'iga YBCO ma fa'apipi'i siliva e fa'atūina ai fa'aeletise fa'ata'amilo e fa e tusa ma le 1 mm le lautele. Ole mamao ile va ole lua eletise eletise e tusa ma le 5 mm. O uiga IV o le faʻataʻitaʻiga na fuaina i le faʻaaogaina o le vibration sample magnetometer (VersaLab, Quantum Design) faʻatasi ai ma se faʻamalama tioata quartz. Sa fa'aaogaina auala masani e fa-uaea e maua ai le IV curves. O tulaga fa'atatau o electrodes ma le laser spot o lo'o fa'aalia i le Ata 1i.
E faʻafefea ona taʻua lenei tusiga: Yang, F. et al. O le amataga o le photovoltaic aafiaga i superconducting YBa2Cu3O6.96 ceramics. Sci. Rep. 5, 11504; doi: 10.1038/srep11504 (2015).
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O lenei galuega ua lagolagoina e le National Natural Science Foundation o Saina (Grant Numera 60571063), le Fundamental Research Projects a Henan Province, Saina (Grant Nu. 122300410231).
Na tusia e FY le tusitusiga o le pepa ma saunia e le MYH le faʻataʻitaʻiga ceramic YBCO. FY ma le MYH na faia le faʻataʻitaʻiga ma auʻiliʻili iʻuga. O le FGC na taʻitaʻia le poloketi ma le faʻamatalaga faasaienisi o faʻamaumauga. Na toe iloiloina e tusitala uma ia tusitusiga.
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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
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Taimi meli: Apr-22-2020