ప్రకృతి.కామ్‌ని సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు. మీరు CSS కోసం పరిమిత మద్దతుతో బ్రౌజర్ సంస్కరణను ఉపయోగిస్తున్నారు. ఉత్తమ అనుభవాన్ని పొందడానికి, మీరు మరింత తాజా బ్రౌజర్‌ను ఉపయోగించాలని మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము (లేదా Internet Explorerలో అనుకూలత మోడ్‌ని ఆఫ్ చేయండి). ఈ సమయంలో, నిరంతర మద్దతును నిర్ధారించడానికి, మేము స్టైల్స్ మరియు జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా సైట్‌ను ప్రదర్శిస్తున్నాము.
బ్లూ-లేజర్ ప్రకాశం ద్వారా ప్రేరేపించబడిన 50 మరియు 300 K మధ్య YBa2Cu3O6.96 (YBCO) సిరామిక్‌లో అద్భుతమైన ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావాన్ని మేము నివేదిస్తాము, ఇది YBCO మరియు YBCO-మెటాలిక్ ఎలక్ట్రోడ్ ఇంటర్‌ఫేస్ యొక్క సూపర్ కండక్టివిటీకి నేరుగా సంబంధించినది. YBCO సూపర్ కండక్టింగ్ నుండి రెసిస్టివ్ స్థితికి మారినప్పుడు ఓపెన్ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ Voc మరియు షార్ట్ సర్క్యూట్ కరెంట్ Isc కోసం ధ్రువణత రివర్సల్ ఉంది. ఫోటో-ప్రేరిత ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలకు విభజన శక్తిని అందించే సూపర్ కండక్టర్-సాధారణ మెటల్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లో విద్యుత్ సంభావ్యత ఉందని మేము చూపిస్తాము. ఈ ఇంటర్‌ఫేస్ పొటెన్షియల్ YBCO సూపర్ కండక్టింగ్ అయినప్పుడు YBCO నుండి మెటల్ ఎలక్ట్రోడ్‌కు మళ్లిస్తుంది మరియు YBCO నాన్‌సూపర్‌కండక్టింగ్ అయినప్పుడు వ్యతిరేక దిశకు మారుతుంది. YBCO సూపర్ కండక్టింగ్ అయినప్పుడు సంభావ్యత యొక్క మూలం మెటల్-సూపర్ కండక్టర్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లోని సామీప్య ప్రభావంతో తక్షణమే అనుబంధించబడుతుంది మరియు దాని విలువ 502 mW/cm2 లేజర్ తీవ్రతతో 50 K వద్ద ~10–8 mVగా అంచనా వేయబడింది. n-రకం పదార్థం Ag-పేస్ట్‌తో సాధారణ స్థితిలో p-రకం పదార్థం YBCO కలయిక ఒక పాక్షిక-pn జంక్షన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద YBCO సిరామిక్స్ యొక్క ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రవర్తనకు బాధ్యత వహిస్తుంది. మా పరిశోధనలు ఫోటాన్-ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల యొక్క కొత్త అప్లికేషన్‌లకు మార్గం సుగమం చేస్తాయి మరియు సూపర్ కండక్టర్-మెటల్ ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద సామీప్య ప్రభావంపై మరింత వెలుగునిస్తాయి.
అధిక ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టర్లలో ఫోటో-ప్రేరిత వోల్టేజ్ 1990ల ప్రారంభంలో నివేదించబడింది మరియు అప్పటినుండి విస్తృతంగా పరిశోధించబడింది, అయినప్పటికీ దాని స్వభావం మరియు యంత్రాంగం అస్థిరంగా ఉన్నాయి1,2,3,4,5. YBa2Cu3O7-δ (YBCO) సన్నని ఫిల్మ్‌లు6,7,8, ప్రత్యేకించి, దాని సర్దుబాటు శక్తి గ్యాప్ 9,10,11,12,13 కారణంగా ఫోటోవోల్టాయిక్ (PV) సెల్ రూపంలో తీవ్రంగా అధ్యయనం చేయబడింది. అయినప్పటికీ, సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క అధిక నిరోధకత ఎల్లప్పుడూ పరికరం యొక్క తక్కువ మార్పిడి సామర్థ్యానికి దారితీస్తుంది మరియు YBCO8 యొక్క ప్రాధమిక PV లక్షణాలను ముసుగు చేస్తుంది. YBa2Cu3O6.96 (YBCO) సిరామిక్‌లో 50 మరియు 300 K (Tc ~ 90 K) మధ్య బ్లూ-లేజర్ (λ = 450 nm) ప్రకాశం ద్వారా ప్రేరేపించబడిన అద్భుతమైన ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావాన్ని ఇక్కడ మేము నివేదిస్తాము. PV ప్రభావం నేరుగా YBCO యొక్క సూపర్ కండక్టివిటీకి మరియు YBCO-మెటాలిక్ ఎలక్ట్రోడ్ ఇంటర్‌ఫేస్ స్వభావానికి సంబంధించినదని మేము చూపిస్తాము. YBCO సూపర్ కండక్టింగ్ దశ నుండి రెసిస్టివ్ స్థితికి మారినప్పుడు ఓపెన్ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ Voc మరియు షార్ట్ సర్క్యూట్ కరెంట్ Isc కోసం ధ్రువణత రివర్సల్ ఉంటుంది. ఫోటో-ప్రేరిత ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలకు విభజన శక్తిని అందించే సూపర్ కండక్టర్-సాధారణ మెటల్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లో విద్యుత్ సంభావ్యత ఉందని ప్రతిపాదించబడింది. ఈ ఇంటర్‌ఫేస్ సంభావ్యత YBCO సూపర్ కండక్టింగ్‌లో ఉన్నప్పుడు YBCO నుండి మెటల్ ఎలక్ట్రోడ్‌కు మళ్లిస్తుంది మరియు నమూనా నాన్‌సూపర్‌కండక్టింగ్‌గా మారినప్పుడు వ్యతిరేక దిశకు మారుతుంది. YBCO సూపర్ కండక్టింగ్‌గా ఉన్నప్పుడు మెటల్-సూపర్ కండక్టర్ ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద సంభావ్యత యొక్క మూలం సహజంగా సామీప్య ప్రభావం14,15,16,17తో అనుబంధించబడి ఉండవచ్చు మరియు దాని విలువ 502 mW లేజర్ తీవ్రతతో 50 K వద్ద ~10−8 mVగా అంచనా వేయబడింది. /సెం.2. n-రకం మెటీరియల్‌తో సాధారణ స్థితిలో ఉన్న p-రకం మెటీరియల్ YBCO కలయిక, అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద YBCO సెరామిక్స్ యొక్క PV ప్రవర్తనకు బాధ్యత వహించే పాక్షిక-pn జంక్షన్‌గా ఏర్పడుతుంది. మా పరిశీలనలు అధిక ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టింగ్ YBCO సిరామిక్స్‌లో PV ప్రభావం యొక్క మూలంపై మరింత వెలుగునిస్తాయి మరియు ఫాస్ట్ పాసివ్ లైట్ డిటెక్టర్ మొదలైన ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో దాని అనువర్తనానికి మార్గం సుగమం చేస్తాయి.
YBCO సిరామిక్ నమూనా యొక్క IV లక్షణాలు 50 K వద్ద ఉన్నట్లు మూర్తి 1a-c చూపిస్తుంది. కాంతి ప్రకాశం లేకుండా, ఒక సూపర్ కండక్టింగ్ పదార్థం నుండి ఊహించినట్లుగా మారుతున్న కరెంట్‌తో నమూనా అంతటా వోల్టేజ్ సున్నా వద్ద ఉంటుంది. లేజర్ పుంజం కాథోడ్ వద్ద దర్శకత్వం వహించినప్పుడు స్పష్టమైన కాంతివిపీడన ప్రభావం కనిపిస్తుంది (Fig. 1a): I-యాక్సిస్‌కు సమాంతరంగా ఉన్న IV వక్రతలు పెరుగుతున్న లేజర్ తీవ్రతతో క్రిందికి కదులుతుంది. కరెంట్ లేకుండా కూడా ప్రతికూల ఫోటో-ప్రేరిత వోల్టేజ్ ఉందని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది (తరచూ ఓపెన్ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ వోక్ అని పిలుస్తారు). IV వక్రరేఖ యొక్క సున్నా వాలు నమూనా ఇప్పటికీ లేజర్ ప్రకాశంలో సూపర్ కండక్టింగ్‌లో ఉందని సూచిస్తుంది.
(a-c) మరియు 300 K (e-g). వాక్యూమ్‌లో −10 mA నుండి +10 mA వరకు కరెంట్‌ను స్వీప్ చేయడం ద్వారా V(I) విలువలు పొందబడ్డాయి. ప్రయోగాత్మక డేటాలో కొంత భాగం మాత్రమే స్పష్టత కోసం ప్రదర్శించబడుతుంది. a, కాథోడ్ (i) వద్ద ఉంచబడిన లేజర్ స్పాట్‌తో YBCO యొక్క ప్రస్తుత-వోల్టేజ్ లక్షణాలు కొలుస్తారు. అన్ని IV వక్రతలు క్షితిజ సమాంతర సరళ రేఖలు, నమూనా ఇప్పటికీ లేజర్ రేడియేషన్‌తో సూపర్ కండక్టింగ్‌లో ఉందని సూచిస్తుంది. వక్రరేఖ పెరుగుతున్న లేజర్ తీవ్రతతో క్రిందికి కదులుతుంది, ఇది సున్నా కరెంట్‌తో కూడా రెండు వోల్టేజ్ లీడ్‌ల మధ్య ప్రతికూల సంభావ్యత (Voc) ఉందని సూచిస్తుంది. ఈథర్ 50 K (b) లేదా 300 K (f) వద్ద నమూనా మధ్యలో లేజర్ దర్శకత్వం వహించినప్పుడు IV వక్రతలు మారవు. యానోడ్ ప్రకాశవంతంగా ఉన్నందున క్షితిజ సమాంతర రేఖ పైకి కదులుతుంది (సి). 50 K వద్ద మెటల్-సూపర్ కండక్టర్ జంక్షన్ యొక్క స్కీమాటిక్ మోడల్ dలో చూపబడింది. కాథోడ్ మరియు యానోడ్ వద్ద సూచించబడిన లేజర్ పుంజంతో కొలవబడిన 300 K వద్ద సాధారణ స్థితి YBCO యొక్క ప్రస్తుత-వోల్టేజ్ లక్షణాలు వరుసగా e మరియు g లలో ఇవ్వబడ్డాయి. 50 K వద్ద ఫలితాలకు విరుద్ధంగా, సరళ రేఖల యొక్క సున్నా కాని వాలు YBCO సాధారణ స్థితిలో ఉందని సూచిస్తుంది; Voc యొక్క విలువలు వ్యతిరేక దిశలో కాంతి తీవ్రతతో మారుతూ ఉంటాయి, ఇది వేరొక ఛార్జ్ సెపరేషన్ మెకానిజంను సూచిస్తుంది. 300 K వద్ద సాధ్యమయ్యే ఇంటర్‌ఫేస్ నిర్మాణం hjలో లీడ్‌లతో కూడిన నమూనా యొక్క నిజమైన చిత్రం.
సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిలో ఆక్సిజన్ అధికంగా ఉండే YBCO దాని అతి చిన్న శక్తి అంతరం (ఉదా)9,10 కారణంగా సూర్యరశ్మిని దాదాపు పూర్తి స్పెక్ట్రమ్‌ను గ్రహించగలదు, తద్వారా ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలను (e-h) సృష్టిస్తుంది. ఫోటాన్‌ల శోషణ ద్వారా ఓపెన్ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ వోక్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి, రీకాంబినేషన్ జరగడానికి ముందు ఫోటో-జనరేటెడ్ ఇహెచ్ జతలను ప్రాదేశికంగా వేరు చేయడం అవసరం. అంజీర్ 1iలో సూచించిన విధంగా కాథోడ్ మరియు యానోడ్‌కు సంబంధించి ప్రతికూల వోక్, మెటల్-సూపర్‌కండక్టర్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లో ఎలక్ట్రికల్ పొటెన్షియల్ ఉందని సూచిస్తుంది, ఇది ఎలక్ట్రాన్‌లను యానోడ్‌కు మరియు రంధ్రాలను క్యాథోడ్‌కు స్వీప్ చేస్తుంది. ఇదే జరిగితే, సూపర్ కండక్టర్ నుండి యానోడ్ వద్ద మెటల్ ఎలక్ట్రోడ్‌కు సంభావ్య పాయింటింగ్ కూడా ఉండాలి. పర్యవసానంగా, యానోడ్ సమీపంలోని నమూనా ప్రాంతం ప్రకాశవంతంగా ఉంటే సానుకూల Voc పొందబడుతుంది. ఇంకా, లేజర్ స్పాట్ ఎలక్ట్రోడ్‌లకు దూరంగా ఉన్న ప్రాంతాలకు సూచించబడినప్పుడు ఫోటో-ప్రేరిత వోల్టేజ్‌లు ఉండకూడదు. ఇది ఖచ్చితంగా అంజీర్ 1b,c! నుండి చూడవచ్చు.
లైట్ స్పాట్ కాథోడ్ ఎలక్ట్రోడ్ నుండి నమూనా మధ్యలోకి వెళ్లినప్పుడు (ఇంటర్‌ఫేస్‌ల నుండి దాదాపు 1.25 మిమీ దూరంలో), అందుబాటులో ఉన్న గరిష్ట విలువకు లేజర్ తీవ్రతను పెంచడంతో IV వక్రతలలో ఎటువంటి వైవిధ్యం మరియు Voc గమనించబడదు (Fig. 1b) . సహజంగానే, ఈ ఫలితం ఫోటో-ప్రేరిత క్యారియర్‌ల పరిమిత జీవితకాలం మరియు నమూనాలో విభజన శక్తి లేకపోవడాన్ని ఆపాదించవచ్చు. నమూనా ప్రకాశించినప్పుడల్లా ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలను సృష్టించవచ్చు, అయితే చాలా వరకు e-h జతలు నిర్మూలించబడతాయి మరియు లేజర్ స్పాట్ ఏదైనా ఎలక్ట్రోడ్ల నుండి దూరంగా ఉన్న ప్రాంతాలపై పడితే ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావం గమనించబడదు. లేజర్ స్పాట్‌ను యానోడ్ ఎలక్ట్రోడ్‌లకు తరలించడం, I-యాక్సిస్‌కు సమాంతరంగా ఉన్న IV వక్రతలు పెరుగుతున్న లేజర్ తీవ్రతతో పైకి కదులుతాయి (Fig. 1c). యానోడ్ వద్ద మెటల్-సూపర్ కండక్టర్ జంక్షన్‌లో ఇలాంటి అంతర్నిర్మిత విద్యుత్ క్షేత్రం ఉంది. అయినప్పటికీ, మెటాలిక్ ఎలక్ట్రోడ్ ఈసారి పరీక్షా వ్యవస్థ యొక్క సానుకూల దారికి కలుపుతుంది. లేజర్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన రంధ్రాలు యానోడ్ సీసానికి నెట్టబడతాయి మరియు తద్వారా సానుకూల Voc గమనించబడుతుంది. ఇక్కడ అందించిన ఫలితాలు సూపర్ కండక్టర్ నుండి మెటల్ ఎలక్ట్రోడ్‌కు సూచించే ఇంటర్‌ఫేస్ సంభావ్యత నిజంగా ఉందని బలమైన సాక్ష్యాలను అందిస్తాయి.
300 K వద్ద YBa2Cu3O6.96 సెరామిక్స్‌లోని ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావం అంజీర్ 1e-gలో చూపబడింది. కాంతి ప్రకాశం లేకుండా, నమూనా యొక్క IV వక్రత మూలాన్ని దాటే సరళ రేఖ. ఈ సరళ రేఖ కాథోడ్ లీడ్స్ (Fig. 1e) వద్ద పెరుగుతున్న లేజర్ తీవ్రతతో అసలైన దానికి సమాంతరంగా పైకి కదులుతుంది. ఫోటోవోల్టాయిక్ పరికరానికి ఆసక్తిని కలిగించే రెండు పరిమిత కేసులు ఉన్నాయి. షార్ట్-సర్క్యూట్ పరిస్థితి V = 0 ఉన్నప్పుడు సంభవిస్తుంది. ఈ సందర్భంలో కరెంట్ షార్ట్ సర్క్యూట్ కరెంట్ (Isc) గా సూచించబడుతుంది. రెండవ పరిమితి కేసు ఓపెన్-సర్క్యూట్ కండిషన్ (Voc), ఇది R→∞ లేదా కరెంట్ సున్నా అయినప్పుడు సంభవిస్తుంది. Figure 1e స్పష్టంగా Voc సానుకూలంగా ఉందని మరియు 50 K వద్ద పొందిన ఫలితంతో విరుద్ధంగా, పెరుగుతున్న కాంతి తీవ్రతతో పెరుగుతుంది; సాధారణ సౌర ఘటాల యొక్క సాధారణ ప్రవర్తన అయిన కాంతి ప్రకాశంతో ప్రతికూల Isc పరిమాణంలో పెరుగుదల గమనించబడింది.
అదేవిధంగా, లేజర్ పుంజం ఎలక్ట్రోడ్‌లకు దూరంగా ఉన్న ప్రాంతాలలో చూపబడినప్పుడు, V(I) వక్రత లేజర్ తీవ్రత నుండి స్వతంత్రంగా ఉంటుంది మరియు ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావం కనిపించదు (Fig. 1f). 50 K వద్ద కొలత మాదిరిగానే, యానోడ్ ఎలక్ట్రోడ్ వికిరణం చేయబడినందున IV వక్రతలు వ్యతిరేక దిశకు కదులుతాయి (Fig. 1g). ఈ YBCO-Ag పేస్ట్ సిస్టమ్ కోసం 300 K వద్ద పొందిన ఈ ఫలితాలన్నీ నమూనా యొక్క వేర్వేరు స్థానాల్లో లేజర్ వికిరణంతో 50 K వద్ద గమనించిన దానికి విరుద్ధంగా ఇంటర్‌ఫేస్ సంభావ్యతకు అనుగుణంగా ఉంటాయి.
చాలా ఎలక్ట్రాన్లు దాని పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత Tc కంటే తక్కువ YBCO సూపర్ కండక్టింగ్‌లో కూపర్ జతలలో ఘనీభవిస్తాయి. మెటల్ ఎలక్ట్రోడ్‌లో ఉన్నప్పుడు, అన్ని ఎలక్ట్రాన్లు ఏకవచన రూపంలో ఉంటాయి. మెటల్-సూపర్ కండక్టర్ ఇంటర్‌ఫేస్‌కు సమీపంలో ఏకవచన ఎలక్ట్రాన్లు మరియు కూపర్ జతల రెండింటికీ పెద్ద సాంద్రత ప్రవణత ఉంది. మెటాలిక్ మెటీరియల్‌లోని మెజారిటీ-క్యారియర్ ఏకవచన ఎలక్ట్రాన్లు సూపర్ కండక్టర్ ప్రాంతంలోకి వ్యాపిస్తాయి, అయితే YBCO ప్రాంతంలో మెజారిటీ-క్యారియర్ కూపర్-పెయిర్లు లోహ ప్రాంతంలోకి వ్యాపిస్తాయి. కూపర్ జంటలు ఎక్కువ చార్జ్‌లను కలిగి ఉంటాయి మరియు ఏకవచన ఎలక్ట్రాన్‌ల కంటే పెద్ద మొబిలిటీని కలిగి ఉంటాయి కాబట్టి, ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన పరమాణువులు YBCO నుండి లోహ ప్రాంతంలోకి వ్యాపించాయి, ఫలితంగా స్పేస్ ఛార్జ్ ప్రాంతంలో విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది. ఈ విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క దిశ స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం Fig. 1dలో చూపబడింది. స్పేస్ ఛార్జ్ ప్రాంతానికి సమీపంలోని సంఘటన ఫోటాన్ ఇల్యుమినేషన్ eh జతలను సృష్టించగలదు, అవి వేరు చేయబడి, రివర్స్-బయాస్ దిశలో ఫోటోకరెంట్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఎలక్ట్రాన్లు బిల్డ్-ఇన్ ఎలక్ట్రికల్ ఫీల్డ్ నుండి బయటకు వచ్చిన వెంటనే, అవి జంటలుగా ఘనీభవించబడతాయి మరియు ప్రతిఘటన లేకుండా ఇతర ఎలక్ట్రోడ్‌కు ప్రవహిస్తాయి. ఈ సందర్భంలో, Voc ముందుగా సెట్ చేయబడిన ధ్రువణతకు వ్యతిరేకం మరియు లేజర్ పుంజం ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ చుట్టూ ఉన్న ప్రాంతానికి సూచించినప్పుడు ప్రతికూల విలువను ప్రదర్శిస్తుంది. వోక్ విలువ నుండి, ఇంటర్‌ఫేస్ అంతటా సంభావ్యతను అంచనా వేయవచ్చు: రెండు వోల్టేజ్ లీడ్స్ d మధ్య దూరం ~5 × 10−3 మీ, మెటల్-సూపర్ కండక్టర్ ఇంటర్‌ఫేస్ యొక్క మందం, di, పరిమాణం యొక్క అదే క్రమంలో ఉండాలి. YBCO సూపర్ కండక్టర్ (~1 nm)19,20 యొక్క పొందిక పొడవుగా, Voc = 0.03 mV, సంభావ్యత యొక్క విలువను తీసుకోండి మెటల్-సూపర్ కండక్టర్ ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద Vms సమీకరణాన్ని ఉపయోగించి 502 mW/cm2 లేజర్ తీవ్రతతో 50 K వద్ద ~10−11 Vగా అంచనా వేయబడుతుంది,
ఫోటో-ప్రేరిత వోల్టేజ్ ఫోటో థర్మల్ ప్రభావం ద్వారా వివరించబడదని మేము ఇక్కడ నొక్కి చెప్పాలనుకుంటున్నాము. సూపర్ కండక్టర్ YBCO యొక్క సీబెక్ కోఎఫీషియంట్ Ss = 021 అని ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ధారించబడింది. రాగి సీసపు వైర్లకు సీబెక్ గుణకం SCu = 0.34–1.15 μV/K3 పరిధిలో ఉంటుంది. లేజర్ స్పాట్ వద్ద రాగి తీగ యొక్క ఉష్ణోగ్రత 50 K వద్ద లభ్యమయ్యే గరిష్ట లేజర్ తీవ్రతతో 0.06 K తక్కువ మొత్తంలో పెంచబడుతుంది. ఇది 6.9 × 10−8 V యొక్క థర్మోఎలెక్ట్రిక్ సంభావ్యతను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది మూడు ఆర్డర్‌ల పరిమాణం కంటే చిన్నది. అంజీర్ 1 (a)లో పొందిన Voc. ప్రయోగాత్మక ఫలితాలను వివరించడానికి థర్మోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం చాలా తక్కువగా ఉందని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది. వాస్తవానికి, లేజర్ రేడియేషన్ కారణంగా ఉష్ణోగ్రత వైవిధ్యం ఒక నిమిషం కంటే తక్కువ సమయంలో అదృశ్యమవుతుంది, తద్వారా థర్మల్ ప్రభావం నుండి వచ్చే సహకారం సురక్షితంగా విస్మరించబడుతుంది.
గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద YBCO యొక్క ఈ ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావం ఇక్కడ వేరే ఛార్జ్ సెపరేషన్ మెకానిజం ప్రమేయం ఉందని వెల్లడిస్తుంది. సాధారణ స్థితిలో సూపర్ కండక్టింగ్ YBCO అనేది ఛార్జ్ క్యారియర్ 22,23 వంటి రంధ్రాలతో కూడిన p-రకం పదార్థం, అయితే మెటాలిక్ Ag-పేస్ట్ n-రకం పదార్థం యొక్క లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. pn జంక్షన్‌ల మాదిరిగానే, YBCO సిరామిక్‌లోని వెండి పేస్ట్ మరియు రంధ్రాలలోని ఎలక్ట్రాన్‌ల విస్తరణ ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద YBCO సిరామిక్‌ను సూచించే అంతర్గత విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది (Fig. 1h). ఈ అంతర్గత క్షేత్రమే విభజన శక్తిని అందిస్తుంది మరియు అంజీర్ 1eలో చూపిన విధంగా గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద YBCO-Ag పేస్ట్ సిస్టమ్‌కు అనుకూల Voc మరియు నెగటివ్ Iscకి దారి తీస్తుంది. ప్రత్యామ్నాయంగా, Ag-YBCO ఒక p-రకం షాట్కీ జంక్షన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది పైన అందించిన మోడల్‌లో అదే ధ్రువణతతో ఇంటర్‌ఫేస్ సంభావ్యతకు దారితీస్తుంది.
YBCO యొక్క సూపర్ కండక్టింగ్ పరివర్తన సమయంలో ఫోటోవోల్టాయిక్ లక్షణాల యొక్క వివరణాత్మక పరిణామ ప్రక్రియను పరిశోధించడానికి, 80 K వద్ద నమూనా యొక్క IV వక్రతలు కాథోడ్ ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద ప్రకాశించే ఎంపిక చేసిన లేజర్ తీవ్రతలతో కొలుస్తారు (Fig. 2). లేజర్ రేడియేషన్ లేకుండా, కరెంట్‌తో సంబంధం లేకుండా నమూనా అంతటా వోల్టేజ్ సున్నా వద్ద ఉంచుతుంది, ఇది నమూనా యొక్క సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిని 80 K వద్ద సూచిస్తుంది (Fig. 2a). 50 K వద్ద పొందిన డేటా మాదిరిగానే, I- అక్షానికి సమాంతరంగా ఉన్న IV వక్రతలు క్లిష్టమైన విలువ Pc చేరుకునే వరకు పెరుగుతున్న లేజర్ తీవ్రతతో క్రిందికి కదులుతుంది. ఈ క్లిష్టమైన లేజర్ తీవ్రత (Pc) పైన, సూపర్ కండక్టర్ సూపర్ కండక్టింగ్ దశ నుండి రెసిస్టివ్ దశకు పరివర్తన చెందుతుంది; సూపర్ కండక్టర్‌లో ప్రతిఘటన కనిపించడం వల్ల వోల్టేజ్ కరెంట్‌తో పెరగడం ప్రారంభమవుతుంది. ఫలితంగా, IV వక్రరేఖ I-యాక్సిస్ మరియు V-యాక్సిస్‌తో కలుస్తుంది, ఇది మొదట ప్రతికూల Voc మరియు పాజిటివ్ Iscకి దారి తీస్తుంది. ఇప్పుడు నమూనా ఒక ప్రత్యేక స్థితిలో ఉన్నట్లు కనిపిస్తోంది, దీనిలో Voc మరియు Isc యొక్క ధ్రువణత కాంతి తీవ్రతకు చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది; కాంతి తీవ్రతలో చాలా తక్కువ పెరుగుదలతో Isc ధనాత్మకం నుండి ప్రతికూలంగా మరియు Voc ప్రతికూలత నుండి ధనాత్మక విలువకు మార్చబడుతుంది, మూలాన్ని దాటుతుంది (ప్రత్యేకంగా కాంతి ప్రకాశానికి Isc విలువ యొక్క అధిక సున్నితత్వం కాంతి ప్రకాశానికి మరింత స్పష్టంగా కనిపిస్తుంది. 2b). అందుబాటులో ఉన్న అత్యధిక లేజర్ తీవ్రత వద్ద, IV వక్రతలు ఒకదానికొకటి సమాంతరంగా ఉండాలనే ఉద్దేశ్యంతో ఉంటాయి, ఇది YBCO నమూనా యొక్క సాధారణ స్థితిని సూచిస్తుంది.
లేజర్ స్పాట్ సెంటర్ కాథోడ్ ఎలక్ట్రోడ్ల చుట్టూ ఉంచబడింది (Fig. 1i చూడండి). a, YBCO యొక్క IV వక్రతలు వేర్వేరు లేజర్ తీవ్రతలతో వికిరణం చేయబడ్డాయి. b (టాప్), ఓపెన్ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ Voc మరియు షార్ట్ సర్క్యూట్ కరెంట్ Isc యొక్క లేజర్ తీవ్రత ఆధారపడటం. Isc విలువలను తక్కువ కాంతి తీవ్రత (<110 mW/cm2) వద్ద పొందలేము ఎందుకంటే నమూనా సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిలో ఉన్నప్పుడు IV వక్రతలు I-అక్షానికి సమాంతరంగా ఉంటాయి. b (దిగువ), లేజర్ తీవ్రత యొక్క విధిగా అవకలన నిరోధకత.
80 K వద్ద Voc మరియు Isc యొక్క లేజర్ తీవ్రత ఆధారపడటం Fig. 2b (పైభాగం)లో చూపబడింది. ఫోటోవోల్టాయిక్ లక్షణాలను కాంతి తీవ్రత యొక్క మూడు ప్రాంతాలలో చర్చించవచ్చు. మొదటి ప్రాంతం 0 మరియు Pc మధ్య ఉంటుంది, దీనిలో YBCO సూపర్ కండక్టింగ్, Voc ప్రతికూలంగా ఉంటుంది మరియు కాంతి తీవ్రతతో తగ్గుతుంది (సంపూర్ణ విలువ పెరుగుతుంది) మరియు Pc వద్ద కనిష్ట స్థాయికి చేరుకుంటుంది. రెండవ ప్రాంతం Pc నుండి మరొక క్లిష్టమైన తీవ్రత P0 వరకు ఉంటుంది, దీనిలో Voc పెరుగుతుంది, అయితే Isc కాంతి తీవ్రతతో తగ్గుతుంది మరియు రెండూ P0 వద్ద సున్నాకి చేరుకుంటాయి. YBCO సాధారణ స్థితికి చేరుకునే వరకు మూడవ ప్రాంతం P0 కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. Voc మరియు Isc రెండూ రీజియన్ 2లో ఉన్న విధంగానే కాంతి తీవ్రతతో మారుతూ ఉన్నప్పటికీ, అవి క్రిటికల్ ఇంటెన్సిటీ P0 కంటే వ్యతిరేక ధ్రువణతను కలిగి ఉంటాయి. P0 యొక్క ప్రాముఖ్యత ఏమిటంటే ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావం ఉండదు మరియు ఈ నిర్దిష్ట సమయంలో ఛార్జ్ సెపరేషన్ మెకానిజం గుణాత్మకంగా మారుతుంది. YBCO నమూనా కాంతి తీవ్రత యొక్క ఈ శ్రేణిలో నాన్-సూపర్ కండక్టింగ్ అవుతుంది కానీ సాధారణ స్థితికి ఇంకా చేరుకోలేదు.
స్పష్టంగా, సిస్టమ్ యొక్క ఫోటోవోల్టాయిక్ లక్షణాలు YBCO యొక్క సూపర్ కండక్టివిటీ మరియు దాని సూపర్ కండక్టింగ్ పరివర్తనకు దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటాయి. YBCO యొక్క అవకలన నిరోధకత, dV/dI, లేజర్ తీవ్రత యొక్క విధిగా Fig. 2b (దిగువ)లో చూపబడింది. ముందే చెప్పినట్లుగా, సూపర్ కండక్టర్ నుండి మెటల్ వరకు కూపర్ పెయిర్ డిఫ్యూజన్ పాయింట్ల కారణంగా ఇంటర్‌ఫేస్‌లో బిల్డ్-ఇన్ ఎలక్ట్రిక్ పొటెన్షియల్. 50 K వద్ద గమనించినట్లుగానే, కాంతివిపీడన ప్రభావం 0 నుండి Pc వరకు లేజర్ తీవ్రతను పెంచడంతో మెరుగుపరచబడుతుంది. లేజర్ తీవ్రత Pc కంటే కొంచెం పైన ఉన్న విలువకు చేరుకున్నప్పుడు, IV వక్రరేఖ వంగిపోవడం ప్రారంభమవుతుంది మరియు నమూనా యొక్క ప్రతిఘటన కనిపించడం ప్రారంభమవుతుంది, అయితే ఇంటర్‌ఫేస్ సంభావ్యత యొక్క ధ్రువణత ఇంకా మారలేదు. సూపర్ కండక్టివిటీపై ఆప్టికల్ ఎక్సైటేషన్ ప్రభావం కనిపించే లేదా సమీపంలోని IR ప్రాంతంలో పరిశోధించబడింది. కూపర్ జతలను విచ్ఛిన్నం చేయడం మరియు సూపర్ కండక్టివిటీని 25,26 నాశనం చేయడం ప్రాథమిక ప్రక్రియ అయితే, కొన్ని సందర్భాల్లో సూపర్ కండక్టివిటీ పరివర్తనను మెరుగుపరచవచ్చు27,28,29, సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క కొత్త దశలు కూడా ప్రేరేపించబడతాయి30. Pc వద్ద సూపర్ కండక్టివిటీ లేకపోవడాన్ని ఫోటో-ప్రేరిత జత బ్రేకింగ్‌కు ఆపాదించవచ్చు. పాయింట్ P0 వద్ద, ఇంటర్‌ఫేస్ అంతటా సంభావ్యత సున్నా అవుతుంది, ఇది కాంతి ప్రకాశం యొక్క ఈ నిర్దిష్ట తీవ్రతలో ఇంటర్‌ఫేస్ యొక్క రెండు వైపులా ఛార్జ్ సాంద్రత ఒకే స్థాయికి చేరుకుంటుందని సూచిస్తుంది. లేజర్ తీవ్రత మరింత పెరగడం వల్ల మరిన్ని కూపర్ జతలు నాశనం అవుతాయి మరియు YBCO క్రమంగా తిరిగి p-టైప్ మెటీరియల్‌గా మార్చబడుతుంది. ఎలక్ట్రాన్ మరియు కూపర్ జంట వ్యాప్తికి బదులుగా, ఇంటర్‌ఫేస్ యొక్క లక్షణం ఇప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ మరియు హోల్ డిఫ్యూజన్ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, ఇది ఇంటర్‌ఫేస్‌లోని విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ధ్రువణత విపర్యయానికి దారితీస్తుంది మరియు తత్ఫలితంగా సానుకూల Voc (Fig.1d,h పోల్చండి). చాలా ఎక్కువ లేజర్ తీవ్రత వద్ద, YBCO యొక్క అవకలన నిరోధకత సాధారణ స్థితికి సంబంధించిన విలువకు సంతృప్తమవుతుంది మరియు Voc మరియు Isc రెండూ లేజర్ తీవ్రతతో సరళంగా మారుతూ ఉంటాయి (Fig. 2b). సాధారణ స్థితి YBCOపై లేజర్ వికిరణం ఇకపై దాని రెసిస్టివిటీని మరియు సూపర్ కండక్టర్-మెటల్ ఇంటర్‌ఫేస్ యొక్క లక్షణాన్ని మార్చదని, అయితే ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతల సాంద్రతను మాత్రమే పెంచుతుందని ఈ పరిశీలన వెల్లడిస్తుంది.
ఫోటోవోల్టాయిక్ లక్షణాలపై ఉష్ణోగ్రత ప్రభావాన్ని పరిశోధించడానికి, మెటల్-సూపర్ కండక్టర్ సిస్టమ్ కాథోడ్ వద్ద 502 mW/cm2 తీవ్రత కలిగిన బ్లూ లేజర్‌తో వికిరణం చేయబడింది. 50 మరియు 300 K మధ్య ఎంచుకున్న ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పొందిన IV వక్రతలు అంజీర్ 3aలో ఇవ్వబడ్డాయి. ఓపెన్ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ Voc, షార్ట్ సర్క్యూట్ కరెంట్ Isc మరియు అవకలన నిరోధకతను ఈ IV వక్రతల నుండి పొందవచ్చు మరియు అంజీర్ 3bలో చూపబడ్డాయి. కాంతి ప్రకాశం లేకుండా, వివిధ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కొలవబడిన అన్ని IV వక్రతలు ఊహించిన విధంగా మూలాన్ని దాటిపోతాయి (Fig. 3a యొక్క ఇన్సెట్). వ్యవస్థ సాపేక్షంగా బలమైన లేజర్ పుంజం (502 mW/cm2) ద్వారా ప్రకాశింపబడినప్పుడు పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో IV లక్షణాలు తీవ్రంగా మారుతాయి. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద IV వక్రతలు Voc యొక్క ప్రతికూల విలువలతో I- అక్షానికి సమాంతరంగా సరళ రేఖలుగా ఉంటాయి. ఈ వక్రరేఖ పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో పైకి కదులుతుంది మరియు క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత Tcp (Fig. 3a (టాప్)) వద్ద క్రమంగా నాన్ జీరో వాలుతో లైన్‌గా మారుతుంది. అన్ని IV లక్షణ వక్రతలు మూడవ క్వాడ్రంట్‌లోని ఒక బిందువు చుట్టూ తిరుగుతున్నట్లు తెలుస్తోంది. Voc ప్రతికూల విలువ నుండి సానుకూల విలువకు పెరుగుతుంది, అయితే Isc సానుకూల నుండి ప్రతికూల విలువకు తగ్గుతుంది. YBCO యొక్క అసలు సూపర్ కండక్టింగ్ పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత Tc పైన, IV వక్రత ఉష్ణోగ్రతతో భిన్నంగా మారుతుంది (Fig. 3a దిగువన). ముందుగా, IV వక్రరేఖల భ్రమణ కేంద్రం మొదటి క్వాడ్రంట్‌కు కదులుతుంది. రెండవది, పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో Voc తగ్గుతూ ఉంటుంది మరియు Isc పెరుగుతుంది (Fig. 3b పైన). మూడవదిగా, IV వక్రరేఖల వాలు ఉష్ణోగ్రతతో సరళంగా పెరుగుతుంది, దీని ఫలితంగా YBCO (Fig. 3b దిగువన) నిరోధకత యొక్క సానుకూల ఉష్ణోగ్రత గుణకం ఏర్పడుతుంది.
502 mW/cm2 లేజర్ ప్రకాశం కింద YBCO-Ag పేస్ట్ సిస్టమ్ కోసం ఫోటోవోల్టాయిక్ లక్షణాల యొక్క ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటం.
లేజర్ స్పాట్ సెంటర్ కాథోడ్ ఎలక్ట్రోడ్ల చుట్టూ ఉంచబడింది (Fig. 1i చూడండి). a, IV వక్రతలు వరుసగా 5 K మరియు 20 K ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో 50 నుండి 90 K (పైభాగం) మరియు 100 నుండి 300 K (దిగువ) వరకు పొందబడ్డాయి. చీకటిలో అనేక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఇన్సెట్ IV లక్షణాలను చూపుతుంది. అన్ని వక్రతలు మూల బిందువును దాటుతాయి. b, ఓపెన్ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ Voc మరియు షార్ట్ సర్క్యూట్ కరెంట్ Isc (టాప్) మరియు ఉష్ణోగ్రత యొక్క విధిగా YBCO (దిగువ) యొక్క అవకలన నిరోధకత, dV/dI. జీరో రెసిస్టెన్స్ సూపర్ కండక్టింగ్ ట్రాన్సిషన్ టెంపరేచర్ Tcp ఇవ్వబడలేదు ఎందుకంటే ఇది Tc0కి చాలా దగ్గరగా ఉంది.
అంజీర్ 3b నుండి మూడు క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రతలు గుర్తించబడతాయి: Tcp, దీని పైన YBCO నాన్-సూపర్ కండక్టింగ్ అవుతుంది; Tc0, దీనిలో Voc మరియు Isc రెండూ సున్నా మరియు Tc అవుతాయి, లేజర్ రేడియేషన్ లేకుండా YBCO యొక్క అసలైన ప్రారంభ సూపర్ కండక్టింగ్ పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత. Tcp ~ 55 K క్రింద, లేజర్ రేడియేటెడ్ YBCO కూపర్ జతల సాపేక్షంగా అధిక సాంద్రతతో సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిలో ఉంది. కాంతివిపీడన వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్‌ను ఉత్పత్తి చేయడంతో పాటు కూపర్ పెయిర్ ఏకాగ్రతను తగ్గించడం ద్వారా సున్నా నిరోధకత సూపర్ కండక్టింగ్ పరివర్తన ఉష్ణోగ్రతను 89 K నుండి ~55 K (Fig. 3b దిగువన)కి తగ్గించడం లేజర్ రేడియేషన్ ప్రభావం. పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రత కూపర్ జతలను విచ్ఛిన్నం చేస్తుంది, ఇది ఇంటర్‌ఫేస్‌లో తక్కువ సంభావ్యతకు దారితీస్తుంది. పర్యవసానంగా, లేజర్ ప్రకాశం యొక్క అదే తీవ్రత వర్తించబడినప్పటికీ, Voc యొక్క సంపూర్ణ విలువ చిన్నదిగా మారుతుంది. ఉష్ణోగ్రతలో మరింత పెరుగుదలతో ఇంటర్‌ఫేస్ సంభావ్యత చిన్నదిగా మరియు చిన్నదిగా మారుతుంది మరియు Tc0 వద్ద సున్నాకి చేరుకుంటుంది. ఫోటో-ప్రేరిత ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలను వేరు చేయడానికి అంతర్గత క్షేత్రం లేనందున ఈ ప్రత్యేక బిందువు వద్ద ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావం ఉండదు. Ag పేస్ట్‌లో ఉచిత ఛార్జ్ సాంద్రత YBCO కంటే ఎక్కువగా ఉన్నందున సంభావ్యత యొక్క ధ్రువణత ఈ క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇది క్రమంగా తిరిగి p-రకం మెటీరియల్‌కి బదిలీ చేయబడుతుంది. పరివర్తన యొక్క కారణంతో సంబంధం లేకుండా, జీరో రెసిస్టెన్స్ సూపర్ కండక్టింగ్ ట్రాన్సిషన్ తర్వాత వెంటనే Voc మరియు Isc యొక్క ధ్రువణత రివర్సల్ జరుగుతుందని ఇక్కడ మేము నొక్కి చెప్పాలనుకుంటున్నాము. ఈ పరిశీలన మొదటిసారిగా, సూపర్ కండక్టివిటీ మరియు మెటల్-సూపర్ కండక్టర్ ఇంటర్‌ఫేస్ పొటెన్షియల్‌తో అనుబంధించబడిన ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావాల మధ్య పరస్పర సంబంధాన్ని స్పష్టంగా వెల్లడిస్తుంది. సూపర్ కండక్టర్-నార్మల్ మెటల్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లో ఈ సంభావ్యత యొక్క స్వభావం గత కొన్ని దశాబ్దాలుగా పరిశోధనా కేంద్రంగా ఉంది, అయితే సమాధానం కోసం ఇంకా చాలా ప్రశ్నలు వేచి ఉన్నాయి. ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావం యొక్క కొలత ఈ ముఖ్యమైన సంభావ్యత యొక్క వివరాలను (దాని బలం మరియు ధ్రువణత మొదలైనవి) అన్వేషించడానికి ఒక ప్రభావవంతమైన పద్ధతిగా నిరూపించబడవచ్చు మరియు అందువల్ల అధిక ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టింగ్ సామీప్య ప్రభావంపై వెలుగునిస్తుంది.
Tc0 నుండి Tc వరకు ఉష్ణోగ్రతలో మరింత పెరుగుదల కూపర్ జతల యొక్క చిన్న సాంద్రతకు దారి తీస్తుంది మరియు ఇంటర్‌ఫేస్ సంభావ్యతలో మెరుగుదల మరియు తత్ఫలితంగా పెద్ద Voc. Tc వద్ద కూపర్ జత ఏకాగ్రత సున్నా అవుతుంది మరియు ఇంటర్‌ఫేస్‌లో బిల్డ్-ఇన్ సంభావ్యత గరిష్ట స్థాయికి చేరుకుంటుంది, ఫలితంగా గరిష్ట Voc మరియు కనిష్ట Isc. ఈ ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో Voc మరియు Isc (సంపూర్ణ విలువ) యొక్క వేగవంతమైన పెరుగుదల సూపర్ కండక్టింగ్ పరివర్తనకు అనుగుణంగా ఉంటుంది, ఇది 502 mW/cm2 తీవ్రత (Fig. 3b) యొక్క లేజర్ రేడియేషన్ ద్వారా ΔT ~ 3 K నుండి ~34 K వరకు విస్తరించబడుతుంది. Tc పైన ఉన్న సాధారణ స్థితులలో, ఓపెన్ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ Voc ఉష్ణోగ్రతతో తగ్గుతుంది (Fig. 3b పైభాగం), pn జంక్షన్లు31,32,33 ఆధారంగా సాధారణ సౌర ఘటాలకు Voc యొక్క సరళ ప్రవర్తన వలె ఉంటుంది. లేజర్ తీవ్రతపై బలంగా ఆధారపడి ఉండే ఉష్ణోగ్రత (−dVoc/dT)తో Voc యొక్క మార్పు రేటు సాధారణ సౌర ఘటాల కంటే చాలా తక్కువగా ఉన్నప్పటికీ, YBCO-Ag జంక్షన్ కోసం Voc యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం పరిమాణం యొక్క అదే క్రమాన్ని కలిగి ఉంటుంది. సౌర ఘటాల. ఒక సాధారణ సౌర ఘటం పరికరానికి pn జంక్షన్ యొక్క లీకేజ్ కరెంట్ పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో పెరుగుతుంది, ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ Voc తగ్గుతుంది. ఈ Ag-సూపర్‌కండక్టర్ సిస్టమ్ కోసం గమనించిన లీనియర్ IV వక్రతలు, మొదట చాలా చిన్న ఇంటర్‌ఫేస్ పొటెన్షియల్ మరియు రెండవది రెండు హెటెరోజక్షన్‌ల బ్యాక్-టు-బ్యాక్ కనెక్షన్ కారణంగా, లీకేజ్ కరెంట్‌ను గుర్తించడం కష్టతరం చేస్తుంది. అయినప్పటికీ, మా ప్రయోగంలో గమనించిన వోక్ ప్రవర్తనకు లీకేజ్ కరెంట్ యొక్క అదే ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటం కారణమయ్యే అవకాశం ఉంది. నిర్వచనం ప్రకారం, Isc అనేది వోక్‌ను భర్తీ చేయడానికి ప్రతికూల వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి అవసరమైన కరెంట్, తద్వారా మొత్తం వోల్టేజ్ సున్నా అవుతుంది. ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ, వోక్ చిన్నదిగా మారుతుంది, తద్వారా ప్రతికూల వోల్టేజీని ఉత్పత్తి చేయడానికి తక్కువ కరెంట్ అవసరమవుతుంది. ఇంకా, YBCO యొక్క ప్రతిఘటన Tc (Fig. 3b దిగువన) కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతతో సరళంగా పెరుగుతుంది, ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద Isc యొక్క చిన్న సంపూర్ణ విలువకు కూడా దోహదపడుతుంది.
ఫిగ్స్ 2,3లో ఇవ్వబడిన ఫలితాలు కాథోడ్ ఎలక్ట్రోడ్ల చుట్టూ ఉన్న ప్రాంతంలో లేజర్ రేడియేటింగ్ ద్వారా పొందబడుతున్నాయని గమనించండి. యానోడ్ వద్ద ఉంచబడిన లేజర్ స్పాట్‌తో కూడా కొలతలు పునరావృతం చేయబడ్డాయి మరియు ఈ సందర్భంలో Voc మరియు Isc యొక్క ధ్రువణత తారుమారు కావడం మినహా ఇలాంటి IV లక్షణాలు మరియు ఫోటోవోల్టాయిక్ లక్షణాలు గమనించబడ్డాయి. ఈ డేటా అంతా ఫోటోవోల్టాయిక్ ఎఫెక్ట్ కోసం ఒక యంత్రాంగానికి దారి తీస్తుంది, ఇది సూపర్ కండక్టర్-మెటల్ ఇంటర్‌ఫేస్‌తో దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటుంది.
సారాంశంలో, లేజర్ రేడియేటెడ్ సూపర్ కండక్టింగ్ YBCO-Ag పేస్ట్ సిస్టమ్ యొక్క IV లక్షణాలు ఉష్ణోగ్రత మరియు లేజర్ తీవ్రత యొక్క విధులుగా కొలుస్తారు. 50 నుండి 300 K వరకు ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో విశేషమైన కాంతివిపీడన ప్రభావం గమనించబడింది. ఫోటోవోల్టాయిక్ లక్షణాలు YBCO సిరమిక్స్ యొక్క సూపర్ కండక్టివిటీకి బలంగా సహసంబంధం కలిగి ఉన్నాయని కనుగొనబడింది. ఫోటో-ప్రేరిత సూపర్ కండక్టింగ్ నాన్-సూపర్ కండక్టింగ్ ట్రాన్సిషన్ తర్వాత వెంటనే Voc మరియు Isc యొక్క ధ్రువణత రివర్సల్ జరుగుతుంది. స్థిర లేజర్ తీవ్రత వద్ద కొలవబడిన Voc మరియు Isc యొక్క ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటం కూడా నమూనా నిరోధకంగా మారే క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత వద్ద విభిన్న ధ్రువణత రివర్సల్‌ను చూపుతుంది. నమూనాలోని వివిధ భాగాలకు లేజర్ స్పాట్‌ను గుర్తించడం ద్వారా, ఇంటర్‌ఫేస్ అంతటా విద్యుత్ సంభావ్యత ఉందని మేము చూపిస్తాము, ఇది ఫోటో-ప్రేరిత ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలకు విభజన శక్తిని అందిస్తుంది. ఈ ఇంటర్‌ఫేస్ సంభావ్యత YBCO సూపర్ కండక్టింగ్‌లో ఉన్నప్పుడు YBCO నుండి మెటల్ ఎలక్ట్రోడ్‌కు మళ్లిస్తుంది మరియు నమూనా నాన్‌సూపర్‌కండక్టింగ్‌గా మారినప్పుడు వ్యతిరేక దిశకు మారుతుంది. YBCO సూపర్ కండక్టింగ్ అయినప్పుడు సంభావ్యత యొక్క మూలం సహజంగా మెటల్-సూపర్ కండక్టర్ ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద సామీప్య ప్రభావంతో ముడిపడి ఉండవచ్చు మరియు 502 mW/cm2 లేజర్ తీవ్రతతో 50 K వద్ద ~10−8 mVగా అంచనా వేయబడింది. n-రకం మెటీరియల్ Ag-పేస్ట్‌తో సాధారణ స్థితిలో ఉన్న p-రకం పదార్థం YBCO యొక్క సంపర్కం ఒక పాక్షిక-pn జంక్షన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద YBCO సిరామిక్స్ యొక్క ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రవర్తనకు బాధ్యత వహిస్తుంది. పై పరిశీలనలు అధిక ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టింగ్ YBCO సిరామిక్స్‌లో PV ప్రభావంపై వెలుగునిస్తాయి మరియు ఫాస్ట్ పాసివ్ లైట్ డిటెక్టర్ మరియు సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్టర్ వంటి ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో కొత్త అప్లికేషన్‌లకు మార్గం సుగమం చేస్తాయి.
కాంతివిపీడన ప్రభావ ప్రయోగాలు 0.52 mm మందం మరియు 8.64 × 2.26 mm2 దీర్ఘచతురస్రాకార ఆకారం కలిగిన YBCO సిరామిక్ నమూనాపై నిర్వహించబడ్డాయి మరియు వ్యాసార్థంలో 1.25 mm లేజర్ స్పాట్ పరిమాణంతో నిరంతర వేవ్ బ్లూ-లేజర్ (λ = 450 nm) ద్వారా ప్రకాశిస్తుంది. థిన్ ఫిల్మ్ శాంపిల్ కంటే ఎక్కువ మొత్తంలో ఉపయోగించడం వల్ల సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క సంక్లిష్ట ప్రభావాన్ని ఎదుర్కోవాల్సిన అవసరం లేకుండా సూపర్ కండక్టర్ యొక్క ఫోటోవోల్టాయిక్ లక్షణాలను అధ్యయనం చేయడానికి మాకు సహాయపడుతుంది. అంతేకాకుండా, బల్క్ మెటీరియల్ దాని సాధారణ తయారీ విధానం మరియు సాపేక్షంగా తక్కువ ధరకు అనుకూలంగా ఉంటుంది. రాగి సీసపు తీగలు YBCO నమూనాపై 1 మిమీ వ్యాసం కలిగిన నాలుగు వృత్తాకార ఎలక్ట్రోడ్‌లను ఏర్పరుస్తాయి. రెండు వోల్టేజ్ ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య దూరం సుమారు 5 మిమీ. క్వార్ట్జ్ క్రిస్టల్ విండోతో వైబ్రేషన్ నమూనా మాగ్నెటోమీటర్ (వెర్సాలాబ్, క్వాంటం డిజైన్) ఉపయోగించి నమూనా యొక్క IV లక్షణాలను కొలుస్తారు. IV వక్రతలను పొందేందుకు ప్రామాణిక నాలుగు-వైర్ పద్ధతిని ఉపయోగించారు. ఎలక్ట్రోడ్లు మరియు లేజర్ స్పాట్ యొక్క సంబంధిత స్థానాలు అంజీర్ 1iలో చూపబడ్డాయి.
ఈ కథనాన్ని ఎలా ఉదహరించాలి: యాంగ్, ఎఫ్. మరియు ఇతరులు. సూపర్ కండక్టింగ్ YBa2Cu3O6.96 సిరామిక్స్‌లో ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావం యొక్క మూలం. సైన్స్ రెప్. 5, 11504; doi: 10.1038/srep11504 (2015).
YBa2Cu3O7లో చాంగ్, CL, క్లీన్‌హామ్స్, A., మౌల్టన్, WG & టెస్టార్డి, LR సమరూపత-నిషేధించబడిన లేజర్-ప్రేరిత వోల్టేజీలు. ఫిజి. రెవ. B 41, 11564–11567 (1990).
Kwok, HS, Zheng, JP & Dong, SY Y-Ba-Cu-Oలో క్రమరహిత ఫోటోవోల్టాయిక్ సిగ్నల్ యొక్క మూలం. ఫిజి. రెవ. B 43, 6270–6272 (1991).
వాంగ్, LP, లిన్, JL, ఫెంగ్, QR & వాంగ్, GW సూపర్ కండక్టింగ్ Bi-Sr-Ca-Cu-O యొక్క లేజర్-ప్రేరిత వోల్టేజ్‌ల కొలత. ఫిజి. రెవ. B 46, 5773–5776 (1992).
టేట్, KL, మరియు ఇతరులు. YBa2Cu3O7-x యొక్క గది-ఉష్ణోగ్రత ఫిల్మ్‌లలో తాత్కాలిక లేజర్-ప్రేరిత వోల్టేజీలు. J. Appl. ఫిజి. 67, 4375–4376 (1990).
Kwok, HS & Zheng, JP YBa2Cu3O7లో అసాధారణ ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రతిస్పందన. ఫిజి. రెవ. B 46, 3692–3695 (1992).
Muraoka, Y., Muramatsu, T., Yamaura, J. & Hiroi, Z. ఆక్సైడ్ హెటెరోస్ట్రక్చర్‌లో YBa2Cu3O7−xకి ఫోటోజెనరేటెడ్ హోల్ క్యారియర్ ఇంజెక్షన్. Appl. ఫిజి. లెట్. 85, 2950–2952 (2004).
అసకురా, D. మరియు ఇతరులు. కాంతి ప్రకాశం కింద YBa2Cu3Oy సన్నని చలనచిత్రాల ఫోటోఎమిషన్ అధ్యయనం. ఫిజి. రెవ. లెట్. 93, 247006 (2004).
యాంగ్, F. మరియు ఇతరులు. YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 యొక్క ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావం: Nb భిన్నమైన ఆక్సిజన్ పాక్షిక పీడనంలో అనీల్ చేయబడింది. మేటర్. లెట్. 130, 51–53 (2014).
అమినోవ్, BA మరియు ఇతరులు. Yb(Y)Ba2Cu3O7-x సింగిల్ స్ఫటికాలలో రెండు-గ్యాప్ నిర్మాణం. J. సూపర్‌కాండ్. 7, 361–365 (1994).
Kabanov, VV, Demsar, J., Podobnik, B. & Mihailovic, D. వివిధ గ్యాప్ నిర్మాణాలతో సూపర్ కండక్టర్లలో క్వాసిపార్టికల్ రిలాక్సేషన్ డైనమిక్స్: YBa2Cu3O7-δ పై సిద్ధాంతం మరియు ప్రయోగాలు. ఫిజి. రెవ. B 59, 1497–1506 (1999).
Sun, JR, Xiong, CM, Zhang, YZ & Shen, BG YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 యొక్క రెక్టిఫైయింగ్ లక్షణాలు :Nb హెటెరోజంక్షన్. Appl. ఫిజి. లెట్. 87, 222501 (2005).
Kamarás, K., పోర్టర్, CD, డాస్, MG, హెర్, SL & టాన్నర్, YBa2Cu3O7-δలో DB ఎక్సిటోనిక్ శోషణ మరియు సూపర్ కండక్టివిటీ. ఫిజి. రెవ. లెట్. 59, 919–922 (1987).
Yu, G., Heeger, AJ & Stucky, G. YBa2Cu3O6.3 యొక్క సింగిల్ స్ఫటికాల సెమీకండక్టింగ్‌లో తాత్కాలిక ఫోటోఇన్‌డ్యూస్డ్ కండక్టివిటీ: ఫోటోఇన్‌డ్యూస్డ్ మెటాలిక్ స్టేట్ మరియు ఫోటోఇండ్యూస్డ్ సూపర్ కండక్టివిటీ కోసం శోధించండి. సాలిడ్ స్టేట్ కమ్యూన్. 72, 345–349 (1989).
మెక్‌మిలన్, సూపర్ కండక్టింగ్ ప్రాక్సిమిటీ ఎఫెక్ట్ యొక్క WL టన్నెలింగ్ మోడల్. ఫిజి. రెవ. 175, 537–542 (1968).
Guéron, S. et al. సూపర్ కండక్టింగ్ సామీప్యత ప్రభావం మెసోస్కోపిక్ పొడవు స్కేల్‌పై పరిశీలించబడింది. ఫిజి. రెవ. లెట్. 77, 3025–3028 (1996).
Annunziata, G. & Manske, D. నాన్‌సెంట్రోసిమ్మెట్రిక్ సూపర్ కండక్టర్‌లతో సామీప్య ప్రభావం. ఫిజి. రెవ. B 86, 17514 (2012).
Qu, FM మరియు ఇతరులు. Pb-Bi2Te3 హైబ్రిడ్ నిర్మాణాలలో బలమైన సూపర్ కండక్టింగ్ సామీప్య ప్రభావం. సైన్స్ రెప్. 2, 339 (2012).
చాపిన్, DM, ఫుల్లర్, CS & పియర్సన్, GL సౌర వికిరణాన్ని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చడానికి కొత్త సిలికాన్ pn జంక్షన్ ఫోటోసెల్. J. యాప్. ఫిజి. 25, 676–677 (1954).
టోమిమోటో, K. Zn- లేదా Ni-డోప్డ్ YBa2Cu3O6.9 సింగిల్ స్ఫటికాలలో సూపర్ కండక్టింగ్ కోహెరెన్స్ పొడవుపై అశుద్ధ ప్రభావాలు. ఫిజి. రెవ. B 60, 114–117 (1999).
ఆండో, Y. & సెగావా, K. విస్తారమైన డోపింగ్‌లో అన్ట్విన్డ్ YBa2Cu3Oy సింగిల్ స్ఫటికాల యొక్క మాగ్నెటోరెసిస్టెన్స్: కోహెరెన్స్ పొడవు యొక్క క్రమరహిత హోల్-డోపింగ్ డిపెండెన్స్. ఫిజి. రెవ. లెట్. 88, 167005 (2002).
Obertelli, SD & కూపర్, JR సిస్టమాటిక్స్ ఇన్ ది థర్మోఎలెక్ట్రిక్ పవర్ ఆఫ్ హై-టి, ఆక్సైడ్స్. ఫిజి. రెవ. B 46, 14928–14931, (1992).
సుగై, S. et al. కోహెరెంట్ పీక్ యొక్క క్యారియర్-డెన్సిటీ-డిపెండెంట్ మొమెంటం షిఫ్ట్ మరియు p-టైప్ హై-టిసి సూపర్ కండక్టర్లలో LO ఫోనాన్ మోడ్. ఫిజి. రెవ. B 68, 184504 (2003).
నోజిమా, T. మరియు ఇతరులు. ఎలక్ట్రోకెమికల్ టెక్నిక్‌ని ఉపయోగించి YBa2Cu3Oy సన్నని ఫిల్మ్‌లలో రంధ్రం తగ్గింపు మరియు ఎలక్ట్రాన్ చేరడం: n-రకం మెటాలిక్ స్థితికి సాక్ష్యం. ఫిజి. Rev. B 84, 020502 (2011).
తుంగ్, RT షాట్కీ అవరోధ ఎత్తు యొక్క భౌతిక శాస్త్రం మరియు రసాయన శాస్త్రం. Appl. ఫిజి. లెట్. 1, 011304 (2014).
సాయి-హలాస్జ్, GA, చి, CC, డెనెన్‌స్టెయిన్, A. & లాంగెన్‌బర్గ్, సూపర్ కండక్టింగ్ ఫిల్మ్‌లలో డైనమిక్ ఎక్స్‌టర్నల్ పెయిర్ బ్రేకింగ్ యొక్క DN ఎఫెక్ట్స్. ఫిజి. రెవ. లెట్. 33, 215–219 (1974).
నీవా, జి. మరియు ఇతరులు. సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క ఫోటోఇండ్యూస్డ్ మెరుగుదల. Appl. ఫిజి. లెట్. 60, 2159–2161 (1992).
కుడినోవ్, VI మరియు ఇతరులు. YBa2Cu3O6+x ఫిల్మ్‌లలో మెటాలిక్ మరియు సూపర్ కండక్టింగ్ ఫేజ్‌ల వైపు ఫోటోడోపింగ్ పద్ధతిగా స్థిరమైన ఫోటోకాండక్టివిటీ. ఫిజి. రెవ. B 14, 9017–9028 (1993).
మాంకోవ్స్కీ, R. మరియు ఇతరులు. YBa2Cu3O6.5లో మెరుగైన సూపర్ కండక్టివిటీకి ఆధారంగా నాన్ లీనియర్ లాటిస్ డైనమిక్స్. ప్రకృతి 516, 71–74 (2014).
ఫౌస్తి, D. మరియు ఇతరులు. స్ట్రిప్-ఆర్డర్డ్ కుప్రేట్‌లో కాంతి-ప్రేరిత సూపర్ కండక్టివిటీ. సైన్స్ 331, 189–191 (2011).
El-Adawi, MK & Al-Nuaim, IA సౌర ఘటం కోసం VOC యొక్క ఉష్ణోగ్రత ఫంక్షనల్ డిపెండెన్స్ దాని సామర్థ్యానికి సంబంధించి కొత్త విధానం. డీశాలినేషన్ 209, 91–96 (2007).
వెర్నాన్, SM & ఆండర్సన్, షాట్కీ-బారియర్ సిలికాన్ సోలార్ సెల్స్‌లో WA ఉష్ణోగ్రత ప్రభావాలు. Appl. ఫిజి. లెట్. 26, 707 (1975).
Katz, EA, Faiman, D. & Tuladhar, SM ఆపరేటింగ్ పరిస్థితుల్లో పాలిమర్-ఫుల్లరీన్ సౌర ఘటాల ఫోటోవోల్టాయిక్ పరికర పారామితుల కోసం ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటం. J. Appl. ఫిజి. 90, 5343–5350 (2002).
ఈ పనికి నేషనల్ నేచురల్ సైన్స్ ఫౌండేషన్ ఆఫ్ చైనా (గ్రాంట్ నం. 60571063), చైనాలోని హెనాన్ ప్రావిన్స్ యొక్క ప్రాథమిక పరిశోధన ప్రాజెక్ట్‌లు (గ్రాంట్ నం. 122300410231) మద్దతునిచ్చాయి.
FY కాగితం యొక్క వచనాన్ని వ్రాసింది మరియు MYH YBCO సిరామిక్ నమూనాను సిద్ధం చేసింది. FY మరియు MYH ప్రయోగాన్ని నిర్వహించి ఫలితాలను విశ్లేషించాయి. FGC ప్రాజెక్ట్ మరియు డేటా యొక్క శాస్త్రీయ వివరణకు నాయకత్వం వహించింది. రచయితలందరూ మాన్యుస్క్రిప్ట్‌ని సమీక్షించారు.
ఈ పని క్రియేటివ్ కామన్స్ అట్రిబ్యూషన్ 4.0 ఇంటర్నేషనల్ లైసెన్స్ క్రింద లైసెన్స్ పొందింది. ఈ కథనంలోని చిత్రాలు లేదా ఇతర థర్డ్ పార్టీ మెటీరియల్ క్రెడిట్ లైన్‌లో సూచించకపోతే, కథనం యొక్క క్రియేటివ్ కామన్స్ లైసెన్స్‌లో చేర్చబడ్డాయి; క్రియేటివ్ కామన్స్ లైసెన్స్ క్రింద మెటీరియల్ చేర్చబడకపోతే, మెటీరియల్‌ని పునరుత్పత్తి చేయడానికి వినియోగదారులు లైసెన్స్ హోల్డర్ నుండి అనుమతిని పొందవలసి ఉంటుంది. ఈ లైసెన్స్ కాపీని వీక్షించడానికి, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ని సందర్శించండి
యాంగ్, F., హాన్, M. & చాంగ్, F. సూపర్ కండక్టింగ్ YBa2Cu3O6.96 సిరామిక్స్‌లో ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావం యొక్క మూలం. సైన్స్ ప్రతినిధి 5, 11504 (2015). https://doi.org/10.1038/srep11504
వ్యాఖ్యను సమర్పించడం ద్వారా మీరు మా నిబంధనలు మరియు సంఘం మార్గదర్శకాలకు కట్టుబడి ఉంటారని అంగీకరిస్తున్నారు. మీరు ఏదైనా దుర్వినియోగాన్ని కనుగొంటే లేదా మా నిబంధనలు లేదా మార్గదర్శకాలకు అనుగుణంగా లేనట్లయితే, దయచేసి దానిని అనుచితమైనదిగా ఫ్లాగ్ చేయండి.
పోస్ట్ సమయం: ఏప్రిల్-22-2020