Хвала вам што сте посетили натуре.цом. Користите верзију претраживача са ограниченом подршком за ЦСС. Да бисте постигли најбоље искуство, препоручујемо вам да користите најновији прегледач (или искључите режим компатибилности у Интернет Екплорер-у). У међувремену, да бисмо обезбедили сталну подршку, приказујемо сајт без стилова и ЈаваСцрипт-а.
Извештавамо о изванредном фотонапонском ефекту у ИБа2Цу3О6.96 (ИБЦО) керамици између 50 и 300 К изазван плавим ласерским осветљењем, што је директно повезано са суперпроводљивошћу ИБЦО и интерфејсом ИБЦО-металне електроде. Постоји обрнути поларитет за напон отвореног кола Воц и струју кратког споја Исц када ИБЦО пролази кроз прелаз из суперпроводног у отпорно стање. Показали смо да постоји електрични потенцијал преко интерфејса суперпроводник-нормални метал, који обезбеђује силу раздвајања за фото-индуковане парове електрон-рупа. Овај потенцијал интерфејса усмерава се од ИБЦО ка металној електроди када је ИБЦО суправодљив и пребацује се у супротном смеру када ИБЦО постане несуперпроводљив. Порекло потенцијала се може лако повезати са ефектом близине на интерфејсу метал-суперпроводник када је ИБЦО суправодљив и његова вредност се процењује на ~10–8 мВ на 50 К са интензитетом ласера од 502 мВ/цм2. Комбинација материјала п-типа ИБЦО у нормалном стању са материјалом н-типа Аг-пасте формира квази-пн спој који је одговоран за фотонапонско понашање ИБЦО керамике на високим температурама. Наши налази могу отворити пут новим применама фотон-електронских уређаја и бацити додатно светло на ефекат близине на интерфејсу суперпроводник-метал.
Фото-индуковани напон у високотемпературним суперпроводницима је пријављен почетком 1990-их и од тада је опсежно истражен, али његова природа и механизам остају неодређени1,2,3,4,5. Танки филмови ИБа2Цу3О7-δ (ИБЦО)6,7,8, посебно се интензивно проучавају у облику фотонапонских (ПВ) ћелија због подесивог енергетског јаза9,10,11,12,13. Међутим, висока отпорност подлоге увек доводи до ниске ефикасности конверзије уређаја и маскира примарне ПВ особине ИБЦО8. Овде извештавамо о изузетном фотонапонском ефекту изазваном плавим ласером (λ = 450 нм) осветљењем у ИБа2Цу3О6.96 (ИБЦО) керамици између 50 и 300 К (Тц ~ 90 К). Показали смо да је ПВ ефекат директно повезан са суперпроводљивошћу ИБЦО и природом интерфејса ИБЦО-металне електроде. Постоји обрнути поларитет за напон отвореног кола Воц и струју кратког споја Исц када ИБЦО пролази кроз прелаз из суперпроводне фазе у отпорно стање. Предлаже се да постоји електрични потенцијал преко интерфејса суперпроводник-нормални метал, који обезбеђује силу раздвајања за фото-индуковане парове електрон-рупа. Овај потенцијал интерфејса усмерава се од ИБЦО ка металној електроди када је ИБЦО суправодљив и пребацује се у супротном смеру када узорак постане несуперпроводљив. Порекло потенцијала може бити природно повезано са ефектом близине14,15,16,17 на интерфејсу метал-суперпроводник када је ИБЦО суправодљив и његова вредност се процењује на ~10-8 мВ на 50 К са интензитетом ласера од 502 мВ /цм2. Комбинација материјала п-типа ИБЦО у нормалном стању са материјалом н-типа Аг-пасте формира, највероватније, квази-пн спој који је одговоран за ПВ понашање ИБЦО керамике на високим температурама. Наша запажања бацају даље светло на порекло ПВ ефекта у високотемпературној суперпроводној ИБЦО керамици и отварају пут за њену примену у оптоелектронским уређајима као што је брзи пасивни детектор светлости итд.
Слика 1а–ц показује да су ИВ карактеристике ИБЦО керамичког узорка на 50 К. Без светлосног осветљења, напон на узорку остаје на нули са променом струје, као што се може очекивати од суперпроводног материјала. Очигледни фотонапонски ефекат се јавља када је ласерски сноп усмерен на катоду (слика 1а): ИВ криве паралелне са И-осом померају се надоле са повећањем ласерског интензитета. Очигледно је да постоји негативан фото-индуковани напон чак и без струје (често се назива напон отвореног кола Воц). Нулти нагиб ИВ криве указује да је узорак још увек суправодљив под ласерским осветљењем.
(а–ц) и 300 К (е–г). Вредности В(И) су добијене померањем струје од −10 мА до +10 мА у вакууму. Само део експерименталних података је представљен ради јасноће. а, Струјно-напонске карактеристике ИБЦО мерене ласерском тачком постављеном на катоди (и). Све ИВ криве су хоризонталне праве линије које указују да је узорак још увек суправодљив уз ласерско зрачење. Крива се помера наниже са повећањем интензитета ласера, што указује да постоји негативан потенцијал (Воц) између два напона чак и са нултом струјом. ИВ криве остају непромењене када је ласер усмерен у центар узорка на етар 50 К (б) или 300 К (ф). Хоризонтална линија се помера нагоре док је анода осветљена (ц). Шематски модел споја метал-суперпроводник на 50 К приказан је на д. Струјно-напонске карактеристике нормалног стања ИБЦО на 300 К мерене ласерским снопом усмереним на катоду и аноду дате су у е и г респективно. За разлику од резултата на 50 К, нагиб правих линија различит од нуле указује да је ИБЦО у нормалном стању; вредности Воц варирају са интензитетом светлости у супротном смеру, што указује на другачији механизам раздвајања наелектрисања. Могућа структура интерфејса на 300 К приказана је у хј Права слика узорка са проводницима.
ИБЦО богат кисеоником у суперпроводљивом стању може да апсорбује скоро цео спектар сунчеве светлости због свог веома малог енергетског јаза (Ег)9,10, стварајући тако парове електрон-рупа (е-х). Да би се произвео напон отвореног кола Воц апсорпцијом фотона, потребно је просторно раздвојити фото генерисане ех парове пре него што дође до рекомбинације18. Негативан Воц, у односу на катоду и аноду, као што је приказано на слици 1и, сугерише да постоји електрични потенцијал преко интерфејса метал-суперпроводник, који одводи електроне до аноде и рупе до катоде. Ако је то случај, такође би требало да постоји потенцијал који је усмерен од суперпроводника ка металној електроди на аноди. Сходно томе, позитиван Воц би се добио ако је површина узорка у близини аноде осветљена. Штавише, не би требало да буде фото-индукованих напона када је ласерска тачка усмерена на подручја удаљена од електрода. То је свакако случај као што се може видети са слике 1б,ц!.
Када се светлосна тачка помери од катодне електроде до центра узорка (око 1,25 мм одвојено од интерфејса), не могу се приметити варијације ИВ кривих и Воц са повећањем интензитета ласера до максималне доступне вредности (слика 1б) . Наравно, овај резултат се може приписати ограниченом животном веку фото-индукованих носача и недостатку силе раздвајања у узорку. Парови електрон-рупа могу се створити кад год је узорак осветљен, али већина е-х парова ће бити уништена и фотонапонски ефекат се не примећује ако ласерска тачка падне на подручја која су удаљена од било које електроде. Померајући ласерску тачку до анодних електрода, ИВ криве паралелне са И-осом померају се нагоре са повећањем интензитета ласера (слика 1ц). Слично уграђено електрично поље постоји у споју метал-суперпроводник на аноди. Међутим, овај пут се метална електрода повезује са позитивним каблом тест система. Рупе произведене ласером се гурају до аноде и тако се примећује позитиван Воц. Овде представљени резултати пружају снажне доказе да заиста постоји интерфејс потенцијал који показује од суперпроводника до металне електроде.
Фотонапонски ефекат у керамици ИБа2Цу3О6.96 на 300 К приказан је на сл. 1е–г. Без светлосног осветљења, ИВ крива узорка је права линија која прелази почетак. Ова права линија се креће нагоре паралелно са првобитном са повећањем интензитета ласера који зраче на катодним изводима (слика 1е). Постоје два ограничавајућа случаја од интереса за фотонапонски уређај. Услов кратког споја настаје када је В = 0. Струја у овом случају се назива струја кратког споја (Исц). Други гранични случај је услов отвореног кола (Воц) који се јавља када је Р→∞ или струја нула. Слика 1е јасно показује да је Воц позитиван и да расте са повећањем интензитета светлости, за разлику од резултата добијеног на 50 К; док се примећује да негативан Исц повећава магнитуду са светлосним осветљењем, што је типично понашање нормалних соларних ћелија.
Слично томе, када је ласерски сноп усмерен на области које су удаљене од електрода, В(И) крива је независна од интензитета ласера и не долази до појаве фотонапонског ефекта (слика 1ф). Слично мерењу на 50 К, ИВ криве се померају у супротном смеру како се анодна електрода озрачи (слика 1г). Сви ови резултати добијени за овај систем ИБЦО-Аг пасте на 300 К са ласером озраченим на различитим позицијама узорка су у складу са потенцијалом интерфејса супротним оном примећеном на 50 К.
Већина електрона се кондензује у Цооперовим паровима у суперпроводљивом ИБЦО испод његове прелазне температуре Тц. Док су у металној електроди, сви електрони остају у сингуларном облику. Постоји велики градијент густине и за сингуларне електроне и за Куперове парове у близини интерфејса метал-суперпроводник. Појединачни електрони са већинским носиоцима у металном материјалу ће дифундовати у област суперпроводника, док ће Цоопер-парови већинског носиоца у ИБЦО региону дифундовати у област метала. Како Куперови парови који носе више наелектрисања и који имају већу покретљивост од појединачних електрона дифундују из ИБЦО у метални регион, позитивно наелектрисани атоми остају иза, што доводи до електричног поља у области просторног наелектрисања. Правац овог електричног поља је приказан на шематском дијаграму Фиг. 1д. Инцидентно фотонско осветљење у близини области просторног набоја може створити ех парове који ће бити раздвојени и избачени стварајући фотострују у смеру обрнутог преднапона. Чим електрони изађу из уграђеног електричног поља, они се кондензују у парове и теку ка другој електроди без отпора. У овом случају, Воц је супротан унапред подешеном поларитету и приказује негативну вредност када ласерски зрак укаже на област око негативне електроде. Из вредности Воц може се проценити потенцијал преко интерфејса: растојање између два напона д је ~5 × 10−3 м, дебљина интерфејса метал-суперпроводник, ди, треба да буде истог реда величине као дужину кохерентности ИБЦО суперпроводника (~1 нм)19,20, узмите вредност Воц = 0,03 мВ, потенцијал Вмс на Интерфејс метал-суперпроводник је процењен на ~10−11 В на 50 К са интензитетом ласера од 502 мВ/цм2, користећи једначину,
Овде желимо да нагласимо да се фото-индуковани напон не може објаснити фото термичким ефектом. Експериментално је утврђено да је Зебеков коефицијент суперпроводника ИБЦО Сс = 021. Сеебеков коефицијент за бакарне оловне жице је у опсегу СЦу = 0,34–1,15 μВ/К3. Температура бакарне жице на ласерској тачки може да се подигне за малу количину од 0,06 К са максималним интензитетом ласера који је доступан на 50 К. Ово би могло да произведе термоелектрични потенцијал од 6,9 × 10−8 В, што је три реда величине мање од Воц добијен на слици 1 (а). Евидентно је да је термоелектрични ефекат премали да би се објаснили експериментални резултати. У ствари, варијација температуре услед ласерског зрачења нестала би за мање од једног минута, тако да се допринос топлотног ефекта може безбедно занемарити.
Овај фотонапонски ефекат ИБЦО на собној температури открива да је овде укључен другачији механизам одвајања наелектрисања. Суперпроводни ИБЦО у нормалном стању је материјал п-типа са рупама као носачем набоја22,23, док метална Аг-паста има карактеристике материјала н-типа. Слично као пн спојеви, дифузија електрона у сребрној пасти и рупама у ИБЦО керамици ће формирати унутрашње електрично поље које указује на ИБЦО керамику на интерфејсу (слика 1х). То је унутрашње поље које обезбеђује силу раздвајања и доводи до позитивног Воц и негативног Исц за систем ИБЦО-Аг пасте на собној температури, као што је приказано на слици 1е. Алтернативно, Аг-ИБЦО би могао да формира Шоткијев спој п-типа који такође доводи до интерфејс потенцијала са истим поларитетом као у горе представљеном моделу24.
Да би се истражио детаљан процес еволуције фотонапонских својстава током суправодљиве транзиције ИБЦО, ИВ криве узорка на 80 К су мерене са одабраним интензитетима ласера који осветљавају катодну електроду (слика 2). Без ласерског зрачења, напон на узорку остаје на нули без обзира на струју, што указује на суперпроводљиво стање узорка на 80 К (слика 2а). Слично подацима добијеним на 50 К, ИВ криве паралелне са И-осом померају се надоле са повећањем интензитета ласера док се не достигне критична вредност Пц. Изнад овог критичног интензитета ласера (Пц), суперпроводник пролази кроз прелаз из суперпроводне фазе у фазу отпора; напон почиње да расте са струјом услед појаве отпора у суперпроводнику. Као резултат, ИВ крива почиње да се укршта са И-осом и В-осом што у почетку доводи до негативног Воц и позитивног Исц. Сада се чини да је узорак у посебном стању у коме је поларитет Воц и Исц изузетно осетљив на интензитет светлости; са веома малим повећањем интензитета светлости Исц се претвара из позитивне у негативну, а Воц из негативне у позитивну вредност, прелазећи почетну вредност (висока осетљивост фотонапонских својстава, посебно вредност Исц, на осветљење светлости може се јасније видети на Сл. 2б). При највећем доступном интензитету ласера, ИВ криве намеравају да буду паралелне једна са другом, што означава нормално стање ИБЦО узорка.
Центар ласерске тачке је позициониран око катодних електрода (види слику 1и). а, ИВ криве ИБЦО озрачене различитим интензитетима ласера. б (горе), зависност интензитета ласера напона отвореног кола Воц и струје кратког споја Исц. Вредности Исц се не могу добити при ниском интензитету светлости (< 110 мВ/цм2) јер су ИВ криве паралелне са И-осом када је узорак у суперпроводљивом стању. б (доле), диференцијални отпор као функција интензитета ласера.
Зависност интензитета ласера Воц и Исц на 80 К приказана је на слици 2б (горе). О фотонапонским особинама се може расправљати у три региона интензитета светлости. Први регион је између 0 и Пц, у коме је ИБЦО суправодљив, Воц је негативан и опада (апсолутна вредност расте) са интензитетом светлости и достизањем минимума на Пц. Други регион је од Пц до другог критичног интензитета П0, у коме се Воц повећава док Исц опада са повећањем интензитета светлости и оба достижу нулу на П0. Трећи регион је изнад П0 док се не постигне нормално стање ИБЦО. Иако и Воц и Исц варирају са интензитетом светлости на исти начин као у региону 2, они имају супротан поларитет изнад критичног интензитета П0. Значај П0 лежи у томе што не постоји фотонапонски ефекат и механизам раздвајања наелектрисања се квалитативно мења у овој конкретној тачки. ИБЦО узорак постаје несуперпроводљив у овом опсегу интензитета светлости, али нормално стање тек треба да се постигне.
Јасно је да су фотонапонске карактеристике система уско повезане са суперпроводљивошћу ИБЦО и његовом суправодљивом транзицијом. Диференцијални отпор, дВ/дИ, ИБЦО је приказан на слици 2б (доле) као функција интензитета ласера. Као што је раније поменуто, уграђени електрични потенцијал у интерфејсу због тачака дифузије Цооперовог пара од суперпроводника до метала. Слично оном уоченом на 50 К, фотонапонски ефекат се појачава повећањем интензитета ласера од 0 до Пц. Када интензитет ласера достигне вредност нешто изнад Пц, ИВ крива почиње да се нагиње и отпор узорка почиње да се појављује, али поларитет интерфејс потенцијала још није промењен. Утицај оптичке ексцитације на суправодљивост је истражен у видљивом или блиском ИР региону. Док је основни процес разбијање Цооперових парова и уништавање суправодљивости25,26, у неким случајевима прелаз у суправодљивост може бити побољшан27,28,29, чак се могу индуковати нове фазе суправодљивости30. Одсуство суперпроводљивости на Пц може се приписати фото-индукованом ломљењу пара. У тачки П0, потенцијал преко интерфејса постаје нула, што указује да густина наелектрисања на обе стране интерфејса достиже исти ниво под овим посебним интензитетом осветљења светлости. Даље повећање интензитета ласера доводи до уништења више Цоопер парова и ИБЦО се постепено трансформише назад у материјал п-типа. Уместо дифузије електрона и Куперовог пара, карактеристика интерфејса је сада одређена дифузијом електрона и рупа што доводи до промене поларитета електричног поља у интерфејсу и последично позитивног Воц (упореди Сл.1д,х). При веома високом интензитету ласера, диференцијални отпор ИБЦО се засићује до вредности која одговара нормалном стању и и Воц и Исц имају тенденцију да варирају линеарно са интензитетом ласера (слика 2б). Ово запажање открива да ласерско зрачење у нормалном стању ИБЦО више неће променити његову отпорност и карактеристике интерфејса суперпроводник-метал, већ само повећати концентрацију парова електрон-рупа.
Да би се испитао утицај температуре на фотонапонске особине, систем метал-суперпроводник је озрачен на катоди плавим ласером интензитета 502 мВ/цм2. ИВ криве добијене на одабраним температурама између 50 и 300 К су дате на слици 3а. Напон отвореног кола Воц, струја кратког споја Исц и диференцијални отпор се тада могу добити из ових ИВ кривих и приказани су на слици 3б. Без светлосног осветљења, све ИВ криве мерене на различитим температурама пролазе почетак као што се очекивало (уметак на слици 3а). ИВ карактеристике се драстично мењају са повећањем температуре када је систем осветљен релативно јаким ласерским снопом (502 мВ/цм2). На ниским температурама ИВ криве су праве линије паралелне са И-осом са негативним вредностима Воц. Ова крива се помера нагоре са порастом температуре и постепено прелази у линију са нагибом различитом од нуле на критичној температури Тцп (слика 3а (горе)). Чини се да се све ИВ карактеристичне криве ротирају око тачке у трећем квадранту. Воц се повећава са негативне вредности на позитивну док се Исц смањује са позитивне на негативну вредност. Изнад првобитне суправодљиве прелазне температуре Тц ИБЦО, ИВ крива се прилично различито мења са температуром (доњи део слике 3а). Прво, центар ротације ИВ кривих се помера у први квадрант. Друго, Воц наставља да опада, а Исц расте са повећањем температуре (врх слике 3б). Треће, нагиб ИВ криве расте линеарно са температуром, што резултира позитивним температурним коефицијентом отпора за ИБЦО (доле слике 3б).
Температурна зависност фотонапонских карактеристика за систем ИБЦО-Аг пасте под ласерским осветљењем од 502 мВ/цм2.
Центар ласерске тачке је позициониран око катодних електрода (види слику 1и). а, ИВ криве добијене од 50 до 90 К (горе) и од 100 до 300 К (доле) са прирастом температуре од 5 К и 20 К, респективно. Уметак а показује ИВ карактеристике на неколико температура у мраку. Све криве прелазе почетну тачку. б, напон отвореног кола Воц и струја кратког споја Исц (горе) и диференцијални отпор, дВ/дИ, ИБЦО (доле) као функција температуре. Температура прелаза нулте отпорности у суправодљиви Тцп није дата јер је сувише близу Тц0.
На слици 3б се могу препознати три критичне температуре: Тцп, изнад које ИБЦО постаје несуперпроводљив; Тц0, при чему и Воц и Исц постају нула и Тц, првобитна суправодљива прелазна температура ИБЦО без ласерског зрачења. Испод Тцп ~ 55 К, ласерски озрачени ИБЦО је у суперпроводљивом стању са релативно високом концентрацијом Куперових парова. Ефекат ласерског зрачења је да смањи температуру суправодљивог прелаза нулте отпорности са 89 К на ~55 К (доле слике 3б) смањењем концентрације Куперовог пара поред производње фотонапонског напона и струје. Повећање температуре такође разбија Куперове парове што доводи до нижег потенцијала у интерфејсу. Самим тим, апсолутна вредност Воц ће постати мања, иако се примењује исти интензитет ласерског осветљења. Потенцијал интерфејса ће постајати све мањи са даљим повећањем температуре и достићи нулу на Тц0. У овој посебној тачки нема фотонапонског ефекта јер не постоји унутрашње поље за раздвајање фото-индукованих парова електрон-рупа. Обрнути поларитет потенцијала се дешава изнад ове критичне температуре пошто је густина слободног наелектрисања у Аг пасти већа од оне у ИБЦО која се постепено преноси назад на материјал п-типа. Овде желимо да нагласимо да се преокрет поларитета Воц и Исц дешава одмах након суправодљиве транзиције нултог отпора, без обзира на узрок транзиције. Ово запажање јасно открива, по први пут, корелацију између суперпроводљивости и фотонапонских ефеката повезаних са потенцијалом интерфејса метал-суперпроводник. Природа овог потенцијала преко интерфејса суперпроводник-нормални метал била је у фокусу истраживања последњих неколико деценија, али постоји много питања на која још увек чекају одговор. Мерење фотонапонског ефекта може се показати као ефикасан метод за истраживање детаља (као што су његова снага и поларитет, итд.) овог важног потенцијала и тиме расветлити ефекат суправодљиве близине високе температуре.
Даље повећање температуре од Тц0 до Тц доводи до мање концентрације Куперових парова и повећања потенцијала интерфејса и последично већег Воц. На Тц концентрација Цооперовог пара постаје нула и уграђени потенцијал на интерфејсу достиже максимум, што резултира максималним Воц и минималним Исц. Брзо повећање Воц и Исц (апсолутна вредност) у овом температурном опсегу одговара суправодљивом прелазу који се шири са ΔТ ~ 3 К на ~34 К ласерским зрачењем интензитета 502 мВ/цм2 (слика 3б). У нормалним стањима изнад Тц, напон отвореног кола Воц опада са температуром (врх слике 3б), слично линеарном понашању Воц за нормалне соларне ћелије засноване на пн спојевима31,32,33. Иако је брзина промене Воц са температуром (−дВоц/дТ), која снажно зависи од интензитета ласера, много мања од оне код нормалних соларних ћелија, температурни коефицијент Воц за ИБЦО-Аг спој има исти ред величине као и соларних ћелија. Струја цурења пн споја за нормалан уређај са соларним ћелијама расте са повећањем температуре, што доводи до смањења Воц како температура расте. Линеарне ИВ криве уочене за овај систем Аг-суперпроводника, прво због веома малог потенцијала интерфејса, а друго, бацк-то-бацк везе два хетероспојника, отежава одређивање струје цурења. Ипак, врло је вероватно да је иста температурна зависност струје цурења одговорна за понашање Воц уочено у нашем експерименту. Према дефиницији, Исц је струја потребна за производњу негативног напона за компензацију Воц тако да је укупан напон нула. Како температура расте, Воц постаје мањи тако да је потребна мања струја за производњу негативног напона. Штавише, отпор ИБЦО расте линеарно са температуром изнад Тц (доле слике 3б), што такође доприноси мањој апсолутној вредности Исц на високим температурама.
Приметите да су резултати дати на сликама 2,3 добијени ласерским зрачењем у области око катодних електрода. Мерења су такође поновљена са ласерском тачком постављеном на аноди и уочене су сличне ИВ карактеристике и фотонапонска својства, осим што је поларитет Воц и Исц у овом случају обрнут. Сви ови подаци доводе до механизма за фотонапонски ефекат, који је уско повезан са интерфејсом суперпроводник-метал.
Укратко, ИВ карактеристике ласерски озраченог суперпроводљивог ИБЦО-Аг пасте система су измерене као функције температуре и интензитета ласера. Изванредан фотонапонски ефекат је примећен у температурном опсегу од 50 до 300 К. Утврђено је да фотонапонске особине снажно корелирају са суперпроводљивошћу ИБЦО керамике. Обрнути поларитет Воц и Исц се дешава одмах након фото-индукованог прелаза суправодљивог у несуперпроводни. Температурна зависност Воц и Исц мерена при фиксном интензитету ласера такође показује јасан преокрет поларитета на критичној температури изнад које узорак постаје отпоран. Лоцирањем ласерске тачке на различитим деловима узорка, показујемо да постоји електрични потенцијал преко интерфејса, који обезбеђује силу раздвајања за фото-индуковане парове електрон-рупа. Овај потенцијал интерфејса усмерава се од ИБЦО ка металној електроди када је ИБЦО суправодљив и пребацује се у супротном смеру када узорак постане несуперпроводљив. Порекло потенцијала може бити природно повезано са ефектом близине на интерфејсу метал-суперпроводник када је ИБЦО суправодљив и процењује се да износи ~10-8 мВ на 50 К са интензитетом ласера од 502 мВ/цм2. Контакт ИБЦО материјала п-типа у нормалном стању са материјалом н-типа Аг-пасте формира квази-пн спој који је одговоран за фотонапонско понашање ИБЦО керамике на високим температурама. Горња запажања бацају светло на ПВ ефекат у високотемпературној суперпроводној ИБЦО керамици и отварају пут новим применама у оптоелектронским уређајима као што су брзи пасивни детектор светлости и детектор једног фотона.
Експерименти фотонапонског ефекта изведени су на узорку керамике ИБЦО дебљине 0,52 мм и правоугаоног облика 8,64 × 2,26 мм2 и осветљеном плавим ласером континуираног таласа (λ = 450 нм) са величином ласерске тачке од 1,25 мм у радијусу. Коришћење узорка на велико, а не на танком филму, омогућава нам да проучавамо фотонапонске особине суперпроводника без потребе да се бавимо сложеним утицајем супстрата6,7. Штавише, расути материјал би могао бити погодан за његову једноставну процедуру припреме и релативно ниску цену. Бакарне оловне жице су повезане на ИБЦО узорку са сребрном пастом формирајући четири кружне електроде пречника око 1 мм. Растојање између две напонске електроде је око 5 мм. ИВ карактеристике узорка мерене су помоћу магнетометра за вибрациони узорак (ВерсаЛаб, Куантум Десигн) са прозором од кварцног кристала. Стандардна четворожилна метода је коришћена да би се добиле ИВ криве. Релативни положаји електрода и ласерске тачке су приказани на слици 1и.
Како цитирати овај чланак: Ианг, Ф. ет ал. Порекло фотонапонског ефекта у суперпроводној керамици ИБа2Цу3О6.96. Сци. Реп. 5, 11504; дои: 10.1038/среп11504 (2015).
Цханг, ЦЛ, Клеинхаммес, А., Моултон, ВГ & Тестарди, ЛР Ласерски индуковани напони забрањени симетријом у ИБа2Цу3О7. Пхис. Рев. Б 41, 11564–11567 (1990).
Квок, ХС, Зхенг, ЈП & Донг, СИ Порекло аномалног фотонапонског сигнала у И-Ба-Цу-О. Пхис. Рев. Б 43, 6270–6272 (1991).
Ванг, ЛП, Лин, ЈЛ, Фенг, КР & Ванг, ГВ Мерење ласерски индукованих напона суперпроводног Би-Ср-Ца-Цу-О. Пхис. Рев. Б 46, 5773–5776 (1992).
Тате, КЛ, ет ал. Пролазни напони изазвани ласером у филмовима ИБа2Цу3О7-к на собној температури. Ј. Аппл. Пхис. 67, 4375–4376 (1990).
Квок, ХС & Зхенг, ЈП Аномални фотонапонски одзив у ИБа2Цу3О7. Пхис. Рев. Б 46, 3692–3695 (1992).
Мураока, И., Мураматсу, Т., Иамаура, Ј. & Хирои, З. Фотогенерисана ињекција носача рупе у ИБа2Цу3О7-к у оксидној хетероструктури. Аппл. Пхис. Летт. 85, 2950–2952 (2004).
Асакура, Д. ет ал. Студија фотоемисије танких филмова ИБа2Цу3Ои под светлосним осветљењем. Пхис. Рев. Летт. 93, 247006 (2004).
Ианг, Ф. ет ал. Фотонапонски ефекат ИБа2Цу3О7-δ/СрТиО3 :Нб хетероспојнице жарене у различитим парцијалним притиском кисеоника. Матер. Летт. 130, 51–53 (2014).
Аминов, БА ет ал. Двострука структура у монокристалима Иб(И)Ба2Цу3О7-к. Ј. Суперцонд. 7, 361–365 (1994).
Кабанов, ВВ, Демсар, Ј., Подобник, Б. и Михаиловић, Д. Динамика релаксације квазичестица у суперпроводницима са различитим структурама процепа: теорија и експерименти на ИБа2Цу3О7-δ . Пхис. Рев. Б 59, 1497–1506 (1999).
Сун, ЈР, Ксионг, ЦМ, Зханг, ИЗ & Схен, БГ Исправљајућа својства ИБа2Цу3О7-δ/СрТиО3 :Нб хетероспојнице. Аппл. Пхис. Летт. 87, 222501 (2005).
Камарас, К., Портер, ЦД, Досс, МГ, Херр, СЛ & Таннер, ДБ Екситонска апсорпција и суперпроводљивост у ИБа2Цу3О7-δ. Пхис. Рев. Летт. 59, 919–922 (1987).
Иу, Г., Хеегер, АЈ & Стуцки, Г. Транзијентна фотоиндукована проводљивост у полупроводничким монокристалима ИБа2Цу3О6.3: тражење фотоиндукованог металног стања и фотоиндуковане суперпроводљивости. Солид Стате Цоммун. 72, 345–349 (1989).
МцМиллан, ВЛ Тунелски модел ефекта суперпроводне близине. Пхис. Рев. 175, 537–542 (1968).
Гуерон, С. ет ал. Ефекат суперпроводне близине испитан на мезоскопској скали дужине. Пхис. Рев. Летт. 77, 3025–3028 (1996).
Аннунзиата, Г. & Манске, Д. Ефекат близине са нецентросиметричним супрапроводницима. Пхис. Рев. Б 86, 17514 (2012).
Ку, ФМ ет ал. Снажан ефекат суперпроводне близине у Пб-Би2Те3 хибридним структурама. Сци. Реп. 2, 339 (2012).
Цхапин, ДМ, Фуллер, ЦС & Пеарсон, ГЛ Нова фотоћелија са силиконским пн спојем за претварање сунчевог зрачења у електричну енергију. Ј. Апп. Пхис. 25, 676–677 (1954).
Томимото, К. Ефекти нечистоћа на дужину суправодљиве кохеренције у монокристалима ИБа2Цу3О6.9 допираним Зн или Ни. Пхис. Рев. Б 60, 114–117 (1999).
Андо, И. & Сегава, К. Магнеторесистанце оф Унтвиннед ИБа2Цу3Ои монокристала у широком опсегу допинга: аномална зависност дужине кохеренције допинга рупа. Пхис. Рев. Летт. 88, 167005 (2002).
Обертелли, СД & Цоопер, ЈР Систематика у термоелектричној снази високо-Т, оксида. Пхис. Рев. Б 46, 14928–14931, (1992).
Сугаи, С. ет ал. Померање момента кохерентног пика и ЛО фононског мода у високоТц суперпроводницима п-типа. Пхис. Рев. Б 68, 184504 (2003).
Нојима, Т. ет ал. Редукција рупа и акумулација електрона у танким филмовима ИБа2Цу3Ои коришћењем електрохемијске технике: Доказ за метално стање н-типа. Пхис. Рев. Б 84, 020502 (2011).
Тунг, РТ Физика и хемија висине Шоткијеве баријере. Аппл. Пхис. Летт. 1, 011304 (2014).
Саи-Халасз, ГА, Цхи, ЦЦ, Дененстеин, А. & Лангенберг, ДН Ефекти динамичког разбијања спољашњих парова у суперпроводним филмовима. Пхис. Рев. Летт. 33, 215–219 (1974).
Ниева, Г. ет ал. Фотоиндуковано повећање суперпроводљивости. Аппл. Пхис. Летт. 60, 2159–2161 (1992).
Кудинов, ВИ и др. Перзистентна фотопроводљивост у ИБа2Цу3О6+к филмовима као метода фотодопинга према металним и суперпроводним фазама. Пхис. Рев. Б 14, 9017–9028 (1993).
Манковски, Р. ет ал. Нелинеарна динамика решетке као основа за повећану суправодљивост у ИБа2Цу3О6.5. Природа 516, 71–74 (2014).
Фаусти, Д. ет ал. Суперпроводљивост изазвана светлошћу у купрату са тракама. Наука 331, 189–191 (2011).
Ел-Адави, МК & Ал-Нуаим, ИА Температурна функционална зависност ВОЦ-а за соларну ћелију у односу на њен нови приступ. Десалинатион 209, 91–96 (2007).
Вернон, СМ & Андерсон, ВА Температурни ефекти у силицијумским соларним ћелијама Шоткијеве баријере. Аппл. Пхис. Летт. 26, 707 (1975).
Катз, ЕА, Фаиман, Д. & Туладхар, СМ Температурна зависност параметара фотонапонских уређаја полимер-фулерен соларних ћелија у условима рада. Ј. Аппл. Пхис. 90, 5343–5350 (2002).
Овај рад је подржан од стране Националне фондације за природне науке Кине (грант бр. 60571063), Пројекти фундаменталних истраживања провинције Хенан, Кина (грант бр. 122300410231).
ФИ је написао текст рада, а МИХ је припремио ИБЦО керамички узорак. ФИ и МИХ су извели експеримент и анализирали резултате. ФГЦ је водио пројекат и научну интерпретацију података. Сви аутори су прегледали рукопис.
Ово дело је лиценцирано под међународном лиценцом Цреативе Цоммонс Аттрибутион 4.0. Слике или други материјал треће стране у овом чланку су укључени у Цреативе Цоммонс лиценцу за чланак, осим ако није другачије назначено у кредитној линији; ако материјал није укључен под лиценцом Цреативе Цоммонс, корисници ће морати да добију дозволу од власника лиценце за репродукцију материјала. Да бисте видели копију ове лиценце, посетите хттп://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би/4.0/
Ианг, Ф., Хан, М. & Цханг, Ф. Порекло фотонапонског ефекта у суперпроводној ИБа2Цу3О6.96 керамици. Сци Реп 5, 11504 (2015). хттпс://дои.орг/10.1038/среп11504
Слањем коментара прихватате да се придржавате наших Услова и Смерница заједнице. Ако пронађете нешто увредљиво или што није у складу са нашим условима или смерницама, означите то као неприкладно.
Време поста: 22.04.2020