Tebigat.com-a gireniňiz üçin sag boluň. CSS üçin çäkli goldaw bilen brauzer wersiýasyny ulanýarsyňyz. Iň oňat tejribe almak üçin has döwrebap brauzeri ulanmagy maslahat berýäris (ýa-da Internet Explorer-de utgaşyklyk re modeimini öçüriň). Şol aralykda, dowamly goldawy üpjün etmek üçin sahypany stil we JavaScript bolmazdan görkezýäris.
YBCa2Cu3O6.96 (YBCO) keramikasynda, YBCO-nyň super geçirijiligi we YBCO-metal elektrod interfeýsi bilen gönüden-göni baglanyşykly gök-lazer yşyklandyrylyşy netijesinde 50-300 K aralygyndaky keramikada ajaýyp fotoelektrik täsirini habar berýäris. YBCO super geçirijiden garşylykly ýagdaýa geçende açyk zynjyr naprýa .eniýesi Voc we gysga utgaşdyryjy tok üçin polýarlyk öwrülişigi bar. Surat geçiriji elektron deşik jübütleri üçin aýralyk güýjüni üpjün edýän super geçiriji-adaty metal interfeýsinde elektrik potensialynyň bardygyny görkezýäris. Bu interfeýs potensialy, YBCO aşa geçiriji bolanda YBCO-dan demir elektroda ugrukdyrylýar we YBCO gözegçiliksiz geçende ters tarapa geçýär. Potensialyň gelip çykyşy, YBCO super geçiriji bolanda we bahasy 502 mW / sm2 bolan 50 K-da ~ 10–8 mV diýlip çaklanylanda, metal-geçiriji interfeýsdäki ýakynlyk effekti bilen aňsat baglanyşykly bolup biler. P görnüşli YBCO materialynyň adaty ýagdaýda n görnüşli material bilen birleşmegi Ag-pasta, ýokary temperaturada YBCO keramikasynyň fotoelektrik hereketine jogap berýän kwaz-pn birleşmesini emele getirýär. Gözleglerimiz, foton-elektron enjamlarynyň täze ulanylyşyna ýol açyp biler we super geçiriji-metal interfeýsinde ýakynlyk effektini hasam açyp biler.
Temperatureokary temperaturaly geçirijilerde surata düşürilen naprýa 1990eniýe 1990-njy ýyllaryň başynda habar berildi we şondan bäri giňden derňelýär, ýöne tebigaty we mehanizmi çözülmän galýar1,2,3,4,5. YBa2Cu3O7-δ (YBCO) inçe filmler 6,7,8, esasanam, sazlanyp bilinýän energiýa boşlugy sebäpli fotowoltaik (PV) öýjük görnüşinde intensiw öwrenilýär9,10,11,12,13. Şeýle-de bolsa, substratyň ýokary garşylygy elmydama enjamyň pes öwrüliş netijeliligine eltýär we YBCO8-iň esasy PV häsiýetlerini maskalaýar. Bu ýerde YBa2Cu3O6.96 (YBCO) keramikasynda 50 bilen 300 K (Tc ~ 90 K) arasynda gök-lazer (λ = 450 nm) yşyklandyrylmagy netijesinde döredilen ajaýyp fotoelektrik täsirini habar berýäris. PV täsiriniň YBCO-nyň ýokary geçirijiligi we YBCO-metal elektrod interfeýsiniň tebigaty bilen gönüden-göni baglanyşyklydygyny görkezýäris. YBCO super geçiriji fazadan garşylykly ýagdaýa geçende açyk zynjyr naprýa .eniýesi Voc we gysga utgaşdyryjy tok üçin polýarlyk öwrülişigi bar. Surat geçiriji elektron deşik jübütleri üçin aýralyk güýjüni üpjün edýän super geçiriji-adaty metal interfeýsinde elektrik potensialynyň bolmagy teklip edilýär. Bu interfeýs potensialy, YBCO aşa geçiriji bolanda we nusga gözegçiliksiz geçirilende ters tarapa geçende, YBCO-dan metal elektroda ugrukdyrylýar. Potensialyň gelip çykyşy, YBCO aşa geçiriji bolanda we bahasy 502 mW bolan 50 K-da ~ 10−8 mV diýlip çaklanylanda, metal-geçiriji interfeýsinde ýakynlyk effekti bilen 14,15,16,17 bilen baglanyşykly bolup biler. / cm2. P görnüşli YBCO materialynyň adaty ýagdaýda n görnüşli material bilen birleşmegi Ag-pasta görnüşleri, ähtimal, ýokary temperaturada YBCO keramikasynyň PV hereketine jogap berýän kwaz-pn birleşmesi. Gözegçiliklerimiz, ýokary temperaturaly super geçiriji YBCO keramikasynda PV täsiriniň gelip çykyşyna has köp ýagtylyk berýär we çalt passiw ýagtylyk detektory we ş.m. optoelektron enjamlarynda ulanylmagyna ýol açýar.
1a - c suratda YBCO keramiki nusgasynyň IV häsiýetleriniň 50 K.-da görkezilýändigi görkezilýär. Lightagtylyk yşyklandyrylmazdan, aşa geçiriji materialdan garaşylşy ýaly, üýtgeýän tok bilen nusgadaky naprýa .eniýe nolda galýar. Lazer şöhlesi katoda gönükdirilende düşnükli fotoelektrik täsiri ýüze çykýar (1a surat): I okuna parallel IV egriler lazer intensiwliginiň ýokarlanmagy bilen aşaklygyna hereket edýär. Hiç hili tok bolmasa-da (köplenç açyk tok naprýa .eniýesi Voc diýilýär) negatiw fotosurat naprýa .eniýesiniň bardygy äşgärdir. IV egriniň nol eňegi, nusganyň lazer yşyklandyrylyşy astynda henizem aşa geçirijidigini görkezýär.
(a - c) we 300 K (e - g). V (I) bahalary toguny wakuumda −10 mA-dan +10 mA süpürmek arkaly alyndy. Synag maglumatlarynyň diňe bir bölegi aýdyňlyk üçin hödürlenýär. a, katodda (i) ýerleşýän lazer nokady bilen ölçelýän YBCO-nyň tok naprýa .eniýe aýratynlyklary. IVhli egriler gorizontal göni çyzyklar bolup, nusganyň henizem lazer şöhlelenmesi bilen geçirijiligini görkezýär. Egri lazer intensiwliginiň ýokarlanmagy bilen aşak süýşýär, bu iki naprýa .eniýe arasynda nol tok bilen hem negatiw potensialyň (Voc) bardygyny görkezýär. Lazer nusganyň merkezine 50 K (b) ýa-da 300 K (f) gönükdirilende IV egriler üýtgemez. Gorizontal çyzyk, anod yşyklandyrylanda hereket edýär (c). D-de 50 K-da metal-geçiriji birleşmäniň shematiki modeli görkezilýär. Katodda we anodda görkezilen lazer şöhlesi bilen ölçelýän adaty YBCO-nyň häzirki naprýa .eniýe aýratynlyklary degişlilikde e we g berilýär. 50 K deňlikdäki netijelerden tapawutlylykda göni çyzyklaryň nol däl eňegi YBCO-nyň kadalydygyny görkezýär; “Voc” -yň bahalary, ýagtylygyň intensiwligi bilen ters tarapa üýtgeýär, başga zarýady bölmek mehanizmini görkezýär. 300 K-da bolup biläýjek interfeýs gurluşy hj-de şekillendirilen nusganyň hakyky suraty.
Kisloroda baý YBCO aşa geçiriji ýagdaýynda, gaty az energiýa boşlugy (Eg) 9,10 sebäpli gün şöhlesiniň doly spektrini siňdirip biler we şeýlelik bilen elektron deşik jübütlerini (e - h) döredip biler. Fotonlaryň siňdirilmegi arkaly açyk zynjyr naprýa .eniýesini öndürmek üçin, rekombinasiýa ýüze çykmazdan ozal fotosuratda döredilen eh jübütlerini giňişleýin bölmek zerur. 1i-nji suratda görkezilişi ýaly, katod we anod bilen deňeşdirilende otrisatel Voc, elektronlary anoda we katodyň deşiklerine süpürýän metal-geçiriji interfeýsinde elektrik potensialynyň bardygyny görkezýär. Şeýle bolsa, super geçirijiden anoddaky metal elektroda çenli potensial yşarat bolmaly. Netijede, anodyň golaýyndaky nusga meýdançasy yşyklandyrylsa, oňyn Voc alynar. Mundan başga-da, lazer nokady elektrodlardan uzak ýerlere görkezilende, fotosurat täsir edýän naprýa .eniýeler bolmaly däldir. Elbetde, 1b, c! Suratlaryndan görnüşi ýaly.
Lightagtylyk nokady katod elektrodyndan nusganyň merkezine (interfeýslerden takmynan 1,25 mm) geçende, lazer intensiwliginiň iň ýokary bahasyna ýokarlanmagy bilen IV egrileriň we Voc-yň üýtgemegi mümkin däl (1-nji surat) . Elbetde, bu netijäni surata düşürýänleriň çäkli ömri we nusgada aýralyk güýjüniň ýoklugy bilen baglanyşdyrmak bolar. Elektron deşik jübütleri haçan-da nusga yşyklandyrylanda döredilip bilner, ýöne e-h jübütleriniň köpüsi ýok ediler we lazer nokady elektrodlaryň haýsydyr birinden uzak ýerlere düşse, fotoelektrik täsiri bolmaz. Lazer nokadyny anod elektrodlaryna geçirmek, I okuna paralel IV egriler lazer intensiwliginiň ýokarlanmagy bilen ýokaryk hereket edýär (1-nji surat). Şuňa meňzeş gurlan elektrik meýdany anoddaky metal-geçiriji çatrygynda bar. Şeýle-de bolsa, metal elektrod bu gezek synag ulgamynyň oňyn gurşunyna birikýär. Lazer tarapyndan öndürilen deşikler anod gurşuna iteklenýär we şeýlelik bilen polo positiveitel Voc bolýar. Bu ýerde hödürlenen netijeler, super geçirijiden demir elektroda çenli görkezýän interfeýs potensialynyň bardygyny güýçli subut edýär.
300 K deňlikdäki YBa2Cu3O6.96 keramikasyndaky fotowoltaik täsiri 1e - g suratda görkezilýär. Lightagtylyk yşyklandyrylmazdan, nusganyň IV egrisi gelip çykyşyndan geçýän göni çyzykdyr. Bu göni çyzyk, katod gurşunda şöhlelenýän lazer intensiwliginiň ýokarlanmagy bilen asyl birine paralel ýokaryk hereket edýär (1-nji surat). Fotowoltaik enjam üçin gyzyklanma döredýän iki sany çäklendiriji ýagdaý bar. Gysga utgaşma ýagdaýy V = 0 bolanda ýüze çykýar. Bu ýagdaýda tok gysga utgaşma tok (Isc) diýilýär. Ikinji çäklendiriji ýagdaý, R → ∞ ýa-da tok nola deň bolan açyk zynjyryň ýagdaýy (Voc). 1e suratda, 50 K-da alnan netijeden tapawutlylykda, Voc-nyň polo positiveitel we ýagtylygyň intensiwligi bilen ýokarlanýandygyny aýdyň görkezýär; otrisatel Isc, ýagtylyk yşyklandyrylyşy bilen ululygyň ýokarlanmagyna, adaty gün öýjükleriniň adaty häsiýetine syn edilýär.
Şonuň ýaly-da, lazer şöhlesi elektrodlardan uzak ýerlerde görkezilende, V (I) egrisi lazeriň intensiwligine garaşly däldir we fotoelektrik täsiri ýok (1-nji surat). 50 K ölçegdäki ýaly, anod elektrody şöhlelendirilende IV egriler ters tarapa geçýärler (1-nji surat). Bu YBCO-Ag pasta ulgamy üçin alnan nusgalaryň hemmesi, nusganyň dürli pozisiýalarynda şöhlelenýän lazer bilen 300 K deňlikde, 50 K-de görlen tersine interfeýs potensialyna laýyk gelýär.
Kuperdäki elektronlaryň köpüsi, geçiş temperaturasy Tc-den pes YBCO-da geçiriji. Metal elektrodda bolanda, ähli elektronlar ýeketäk görnüşde galýarlar. Metal-geçiriji interfeýsiň töwereginde ýeke-täk elektronlar we Kuper jübütleri üçin uly dykyzlyk gradienti bar. Metall materialda köp göteriji ýeke-täk elektronlar geçiriji sebitde ýaýradylar, YBCO sebitindäki köp göteriji Cooper-jübütler demir sebite ýaýradylar. Kuper jübütleri has köp zarýad göterýän we ýeke-täk elektronlardan has uly herekete eýe bolany üçin, YBCO-dan metal sebite ýaýramagy sebäpli pololyitel zarýadly atomlar yzda galýar, netijede kosmos zarýad sebitinde elektrik meýdany bolýar. Bu elektrik meýdanynyň ugry 1d-nji çyzgyda görkezilýär. Kosmos zarýad sebitiniň golaýynda ýüze çykan hadysa fotonyň yşyklandyrylmagy, ters tarapa fotokurrent öndürip, aýryljak we ýok ediljek eh jübütlerini döredip biler. Elektronlar gurlan elektrik meýdanyndan çykan badyna jübütleşýärler we garşylyksyz beýleki elektroda akýarlar. Bu ýagdaýda, Voc öňünden kesgitlenen polýarlyga ters gelýär we lazer şöhlesi otrisatel elektrodyň töweregine görkezilende negatiw bahany görkezýär. “Voc” -yň bahasyndan interfeýsdäki potensialy bahalandyryp bolar: iki naprýa .eniýe aralygynyň aralygy ~ 5 × 10−3 m, metal-geçiriji interfeýsiň galyňlygy, di, şol bir ululyk tertibi bolmaly; YBCO super geçirijiniň utgaşyklyk uzynlygy (~ 1 nm) 19,20, Voc = 0.03 mV bahasyny alyň, metal geçiriji interfeýsinde bolup biljek Vms lazer bilen 50 K-da ~ 10−11 V diýip baha berilýär intensiwligi 502 mW / cm2, deňlemäni ulanyp,
Bu ýerde, fotosurat bilen işleýän naprýa .eniýäniň fotosurat ýylylyk täsiri bilen düşündirilip bilinmejekdigini bellemek isleýäris. Geçiriji geçirijiniň YBCO-nyň Seebeck koeffisiýentiniň Ss = 021 bolandygy synagdan geçirildi. Mis gurşun simleri üçin Seebeck koeffisiýenti SCu = 0.34–1.15 μV / K3 aralygynda. Lazer nokadyndaky mis simiň temperaturasy az mukdarda 0.06 K ýokarlandyrylyp bilner, iň ýokary lazer intensiwligi 50 K-de bar. Bu 6,9 × 10−8 V termoelektrik potensialyny öndürip biler, bu üç sargyt ululygyndan kiçi 1-nji suratda alnan ses. Termoelektrik täsiriniň tejribe netijelerini düşündirip bilmejekdigi äşgärdir. Aslynda, lazer şöhlelenmesi sebäpli temperaturanyň üýtgemegi bir minutdan az wagtyň içinde ýitip gidýär, şonuň üçin ýylylyk täsirinden goşant goşulyp bilinmez.
YBCO-nyň otag temperaturasyndaky bu fotowoltaik täsiri, bu ýerde başga zarýad bölmek mehanizminiň bardygyny görkezýär. Adaty ýagdaýda YBCO geçiriji geçiriji göteriji hökmünde deşikli p görnüşli materialdyr, metal Ag-pasta n görnüşli materialyň aýratynlyklaryna eýedir. Pn çatryklaryna meňzeşlikde, kümüş pastadaky elektronlaryň we YBCO keramikasyndaky deşikleriň ýaýramagy interfeýsdäki YBCO keramikasyna yşarat edýän içerki elektrik meýdany emele getirer (1-nji surat). Hut şu içki meýdan, bölüniş güýjüni üpjün edýär we 1e-nji suratda görkezilişi ýaly, otag temperaturasynda YBCO-Ag pasta ulgamy üçin oňyn Voc we otrisatel Isc-e eltýär. Ativea-da bolmasa, Ag-YBCO p görnüşli Schottky birleşmesini emele getirip biler, bu hem ýokarda görkezilen modeldäki ýaly polýarlykly interfeýs potensialyna sebäp bolar.
YBCO-nyň super geçiriji geçiş döwründe fotowoltaik häsiýetleriň jikme-jik ewolýusiýa prosesini öwrenmek üçin, 80 K derejesinde nusganyň IV egrileri katod elektrodynda yşyklandyrylan saýlanan lazer intensiwligi bilen ölçenildi (2-nji surat). Lazer şöhlelenmesi bolmazdan, nusgadaky naprýa .eniýe tok görnüşine garamazdan nolda saklanýar, bu nusganyň aşa geçiriji ýagdaýyny 80 K (2a surat) görkezýär. 50 K-da alnan maglumatlara meňzeş, I okuna paralel IV egriler, kritiki baha ýetýänçä lazer intensiwligi bilen aşaklygyna hereket edýär. Bu kritiki lazer intensiwliginden (PC) ýokarda, geçiriji super geçiriji fazadan garşylyk fazasyna geçýär; super geçirijide garşylygyň ýüze çykmagy sebäpli naprýa .eniýe tok bilen artyp başlaýar. Netijede, IV egrilik I-ok we V-ok bilen kesişip başlaýar we ilki bilen otrisatel Voc we polo positiveitel Isc alyp barýar. Indi nusga Voc we Isc polýarlygy ýagtylygyň intensiwligine aşa duýgur bolan aýratyn bir ýagdaýa meňzeýär; ýagtylygyň intensiwliginiň gaty az ýokarlanmagy bilen Isc polo positiveitelden otrisatel, Voc bolsa negatiwden polo positiveitel gymmata öwrülýär, fotowoltaik häsiýetleriň ýokary duýgurlygy, esasanam Isc-iň ýagtylygy yşyklandyrylyşyna has aýdyň görünýär. 2b). Elýeterli iň ýokary lazer intensiwliginde, IV egriler biri-biri bilen paralel bolmak niýeti bilen, YBCO nusgasynyň kadaly ýagdaýyny görkezýär.
Lazer nokady merkezi katod elektrodlarynyň töwereginde ýerleşýär (1i surata serediň). a, dürli lazer intensiwligi bilen şöhlelenýän YBCO-nyň IV egrileri. b (ýokarky), açyk zynjyr naprýa .eniýesiniň lazer intensiwligine baglylygy Voc we gysga utgaşdyryjy tok Isc. Isc bahalaryny pes ýagtylyk intensiwliginde (<110 mW / cm2) alyp bolmaýar, sebäbi nusga aşa geçiriji ýagdaýda bolanda IV egriler I okuna paralel. b (aşaky), lazer intensiwliginiň funksiýasy hökmünde diferensial garşylyk.
80 K-da Voc we Isc-iň lazer intensiwligine baglylygy 2b suratda görkezilýär (ýokarda). Fotowoltaik häsiýetleri ýagtylygyň intensiwliginiň üç sebitinde ara alnyp maslahatlaşylyp bilner. Birinji sebit 0 bilen PC aralygyndadyr, bu ýerde YBCO aşa geçiriji, Voc otrisatel we ýagtylyk intensiwligi bilen peselýär (mutlak baha ýokarlanýar) we iň pes derejä ýetýär. Ikinji sebit, Pc-den başga bir kritiki intensiwlige P0 bolup, onda Voc ýokarlanýar, ýagtylygyň güýçlenmegi bilen Isc azalýar we ikisi hem P0-da nola ýetýär. Üçünji sebit, YBCO-nyň kadaly ýagdaýyna ýetýänçä P0-dan ýokary. Voc we Isc ikisi hem 2-nji sebitdäki ýaly ýagtylyk intensiwligi bilen üýtgese-de, kritiki intensiwlikden P0-dan ters polýarlygy bar. P0-nyň ähmiýeti, fotowoltaik täsiriň ýokdugyndan we zarýady bölmek mehanizminiň bu nokatda hil taýdan üýtgemegidir. YBCO nusgasy, ýagtylygyň intensiwliginiň bu diapazonynda geçirijiliksiz bolýar, ýöne adaty ýagdaýa ýetmeli.
Ulgamyň fotowoltaik aýratynlyklarynyň YBCO-nyň ýokary geçirijiligi we aşa geçiriji geçişi bilen ýakyndan baglanyşyklydygy düşnüklidir. YBCO-nyň diferensial garşylygy, db / dI, 2b suratda (aşaky) lazer intensiwliginiň funksiýasy hökmünde görkezilýär. Öň bellenip geçilişi ýaly, Kuper jübütiniň super geçirijiden metala ýaýramagy sebäpli interfeýsde gurlan elektrik potensialy. 50 K-da bolşy ýaly, fotoelektrik täsiri lazer intensiwligini 0-dan PC-e çenli ýokarlandyrýar. Lazer intensiwligi Pc-den birneme ýokary bolanda, IV egrilik egilip başlaýar we nusganyň garşylygy peýda bolup başlaýar, ýöne interfeýs potensialynyň polýarlygy entek üýtgemän gelýär. Optiki tolgunmanyň super geçirijilige täsiri görünýän ýa-da ýakyn sebitde barlandy. Esasy proses “Cooper” jübütlerini bölmek we ýokary geçirijilik 25,26-ny ýok etmek bolsa-da, käbir ýagdaýlarda aşa geçirijilik geçişini 27,28,29 güýçlendirip bolýar, super geçirijiligiň täze tapgyrlary hatda induksiýa bolup biler30. Kompýuterde ýokary geçirijiligiň ýoklugyny, surata düşürilen jübütiň döwülmegi bilen baglanyşdyrmak bolar. P0 nokatda, interfeýsiň üstündäki potensial nola öwrülýär, bu interfeýsiň iki tarapyndaky zarýad dykyzlygynyň ýagtylygyň yşyklandyrylyşynyň bu aýratynlygy astynda deň derejä ýetýändigini görkezýär. Lazer intensiwliginiň hasam ýokarlanmagy, Cooper jübütleriniň ýok edilmegine we YBCO kem-kemden p görnüşli materiala öwrülmegine sebäp bolýar. Elektron we Kuper jübüt diffuziýasynyň ýerine interfeýsiň aýratynlygy indi elektron we deşik diffuziýasy bilen kesgitlenýär, bu interfeýsdäki elektrik meýdanynyň polýarlyk tersine öwrülmegine we netijede polo positiveitel Voc (1-nji surat, h bilen deňeşdiriň). Örän ýokary lazer intensiwliginde, YBCO-nyň diferensial garşylygy adaty ýagdaýa laýyk gelýär we Voc we Isc ikisi hem lazer intensiwligi bilen çyzykly üýtgeýär (2-nji surat). Bu gözegçilik, adaty YBCO-da lazer şöhlelenmesiniň mundan beýläk garşylygyny we super geçiriji-metal interfeýsiniň aýratynlygyny üýtgetmejekdigini, diňe elektron deşik jübütleriniň konsentrasiýasyny ýokarlandyrjakdygyny görkezýär.
Temperaturanyň fotowoltaik häsiýetlere täsirini öwrenmek üçin, katodda 502 mW / sm2 intensiwlikdäki gök lazer bilen metal-geçiriji ulgam şöhlelendi. 50-300 K aralygyndaky saýlanan temperaturalarda alnan IV egriler 3a suratda berilýär. Açyk zynjyr naprýa .eniýesi Voc, gysga utgaşdyryjy tok Isc we diferensial garşylyk bu IV egrilerden alnyp bilner we 3b suratda görkezilýär. Lightagtylyk yşyklandyrylmazdan, dürli temperaturalarda ölçenen IV egrileriň hemmesi gelip çykyşy garaşylşy ýaly geçýär (3a suratyň goşgysy). Ulgam has güýçli lazer şöhlesi (502 mW / cm2) bilen yşyklandyrylanda temperaturanyň ýokarlanmagy bilen IV häsiýetler düýpgöter üýtgeýär. Pes temperaturada IV egriler V okuň negatiw bahalary bilen I okuna paralel göni çyzyklardyr. Bu egrilik temperaturanyň ýokarlanmagy bilen ýokaryk hereket edýär we kem-kemden Tcp kritiki temperaturada nol däl eňňit bilen çyzyga öwrülýär (3a surat (ýokarky)). IV häsiýetli egrileriň hemmesi üçünji kwadrantda bir nokada aýlanana meňzeýär. Voc otrisatel bahadan polo positiveitel ýokarlanýar, Isc polo positiveitelden otrisatel gymmata çenli azalýar. YBCO-nyň asyl geçirijilik geçiş temperaturasynyň ýokarsynda, IV egrilik temperatura bilen düýpgöter üýtgeýär (3a suratyň aşagy). Ilki bilen, IV egrileriň aýlanma merkezi birinji kwadranta geçýär. Ikinjiden, Voc peselmegini dowam etdirýär we temperaturanyň ýokarlanmagy bilen Isc ýokarlanýar (3b suratyň ýokarsy). Üçünjiden, IV egrileriň ýapgytlygy temperatura bilen çyzykly ýokarlanýar, netijede YBCO üçin oňyn garşylyk koeffisiýenti (3b suratyň aşagy).
502 mW / cm2 lazer yşyklandyrylyşy astynda YBCO-Ag pasta ulgamy üçin fotoelektrik aýratynlyklaryň temperatura baglylygy.
Lazer nokady merkezi katod elektrodlarynyň töwereginde ýerleşýär (1i surata serediň). a, degişlilikde 5 K we 20 K ýokarlanmak bilen 50-den 90 K (ýokarda) we 100-den 300 K (aşaky) aralygyndaky IV egriler. Garaňkyda birnäçe temperaturada IV aýratynlyklary görkeziň. Thehli egriler gelip çykyş nokadyndan geçýärler. b, açyk zynjyr naprýa .eniýesi Voc we gysga utgaşdyryjy tok Isc (ýokarky) we temperatura funksiýasy hökmünde YBCO (aşaky) diferensial garşylyk, dV / dI. Tcp nol garşylyk super geçiriji geçiş temperaturasy Tc0 berilmeýär, sebäbi Tc0-a gaty ýakyn.
3b suratdan üç sany möhüm temperaturany tanap bolýar: Tcp, ýokarda YBCO geçirijisiz bolýar; Vc we Isc ikisiniň hem nola we Tc bolýan Tc0, lazer şöhlelenmesiz YBCO-nyň asyl baş geçiriji geçiriji temperaturasy. Tcp ~ 55 K-den aşakda, lazer bilen şöhlelenýän YBCO, Cooper jübütleriniň has ýokary konsentrasiýasy bilen super geçiriji ýagdaýda. Lazer şöhlelenmesiniň täsiri, fotowoltaik naprýa andeniýe we tok öndürmekden başga-da, Cooper jübütiniň konsentrasiýasyny azaltmak arkaly nol garşylykly super geçiriji geçiş temperaturasyny 89 K-dan K 55 K (3-nji suratyň aşagy) peseltmekdir. Temperaturanyň ýokarlanmagy, interfeýsde pes potensiala getirýän Cooper jübütlerini hem döwýär. Netijede, lazer yşyklandyryşynyň şol bir intensiwligi ulanylsa-da, Voc-nyň mutlak bahasy kiçelýär. Interfeýs potensialy, temperaturanyň hasam ýokarlanmagy bilen kiçelip, Tc0-da nola ýeter. Bu ýörite nokatda fotoelektrik täsiri ýok, sebäbi fotosurat bilen öçürilen elektron deşik jübütlerini bölmek üçin içerki meýdan ýok. Potensialyň polýarlyk öwrülişigi bu kritiki temperaturadan ýokary bolup geçýär, sebäbi Ag pastasyndaky erkin zarýad dykyzlygy ýuwaş-ýuwaşdan p görnüşli materiala geçirilýän YBCO-dan has uly. Bu ýerde, Voc we Isc-iň polýarlyk tersliginiň geçişiň sebäbine garamazdan nol garşylykly super geçiriji geçişden soň derrew ýüze çykýandygyny bellemek isleýäris. Bu gözegçilik, aşa geçirijilik bilen metal-geçiriji interfeýs potensialy bilen baglanyşykly fotowoltaik täsirleriň arasyndaky baglanyşygy ilkinji gezek açyk görkezýär. Geçirijiniň adaty metal interfeýsinde bu potensialyň tebigaty soňky birnäçe onýyllygyň dowamynda gözleg merkezi bolupdy, emma henizem jogap berilmegine garaşýan köp sorag bar. Fotowoltaik effekti ölçemek, bu möhüm potensialyň jikme-jikliklerini (onuň güýji we polýarlygy we ş.m.) öwrenmek üçin täsirli usul bolup biler we şonuň üçin ýokary temperaturanyň geçirijilik ýakynlygynyň täsirini açyp biler.
Tc0-den Tc-e çenli temperaturanyň hasam ýokarlanmagy, Cooper jübütleriniň has az konsentrasiýasyna we interfeýs potensialynyň ýokarlanmagyna we netijede has uly Voc-a sebäp bolýar. Tc-de Cooper jübütiniň konsentrasiýasy nola öwrülýär we interfeýsdäki gurmak mümkinçiligi iň ýokary derejä ýetýär, netijede iň ýokary Voc we iň pes Isc bolýar. Bu temperatura diapazonyndaky Voc we Isc-iň (mutlak bahasy) çalt ýokarlanmagy, 502 mW / cm2 intensiwligiň lazer şöhlelenmesi bilen ΔT ~ 3 K-den K 34 K çenli giňeldilen geçiriji geçirijä gabat gelýär (3-nji surat). Tc-den ýokardaky adaty ýagdaýlarda açyk zynjyr naprýa .eniýesi Voc temperatura bilen peselýär (3b suratyň ýokarsy), pn birikmelerine esaslanýan adaty gün öýjükleri üçin Voc-nyň çyzykly hereketine meňzeýär 31,32,33. Lazeriň intensiwligine berk bagly bolan Voc-nyň temperatura (−dVoc / dT) üýtgemegi adaty gün öýjüklerinden has kiçi bolsa-da, YBCO-Ag çatrygy üçin Voc-nyň temperatura koeffisiýenti ululyk derejesine deňdir. gün öýjükleriniň. Adaty gün öýjükli enjam üçin pn çatrygynyň syzyş akymy, temperaturanyň ýokarlanmagy bilen ýokarlanýar we temperaturanyň ýokarlanmagy bilen Voc-yň peselmegine getirýär. Bu Ag-super geçiriji ulgam üçin syn edilýän çyzykly IV egriler, birinjiden, gaty kiçi interfeýs potensialy we ikinjiden, iki heterojunksiýanyň arka-arka baglanyşygy sebäpli, syzyş tokyny kesgitlemegi kynlaşdyrýar. Şeýle-de bolsa, eksperimentimizde görlen Voc hereketine syzýan tokyň şol bir temperatura baglylygynyň jogapkär bolmagy gaty ähtimal. Kesgitleme görä, Isc, umumy naprýa .eniýäniň noly bolmagy üçin Voc-yň öwezini dolmak üçin otrisatel naprýa .eniýe öndürmek üçin zerur tokdyr. Temperaturanyň ýokarlanmagy bilen negatiw naprýa .eniýäni öndürmek üçin az tok gerek bolýar. Mundan başga-da, YBCO-nyň garşylygy Tc-den ýokary temperatura bilen çyzykly ýokarlanýar (3b suratyň aşagy), bu hem ýokary temperaturada Isc-iň kiçi mutlak bahasyna goşant goşýar.
2,3-nji suratlarda berlen netijeleriň katod elektrodlarynyň töweregindäki lazer şöhlelenmesi arkaly alynýandygyna üns beriň. Anodda ýerleşýän lazer nokady bilen ölçegler hem gaýtalandy we şuňa meňzeş IV häsiýetler we fotowoltaik häsiýetler syn edildi, bu ýagdaýda Voc we Isc polýarlygy tersine. Bu maglumatlaryň hemmesi, super geçiriji-metal interfeýsi bilen ýakyndan baglanyşykly fotowoltaik täsir mehanizmine eltýär.
Gysgaça aýtsak, lazer şöhlelenýän super geçiriji YBCO-Ag pasta ulgamynyň IV aýratynlyklary temperatura we lazer intensiwliginiň funksiýalary hökmünde ölçeldi. Fotowoltaik täsiri 50-300 K aralygynda bolýar, fotowoltaik häsiýetleriň YBCO keramikasynyň ýokary geçirijiligi bilen berk arabaglanyşygy ýüze çykaryldy. “Voc” we “Isc” -iň polýarlyk öwrülişigi, fotosuratly super geçiriji geçirijisiz geçişe dessine ýüze çykýar. Kesgitli lazer intensiwliginde ölçelýän Voc we Isc-iň temperatura baglylygy, nusganyň garşylykly bolýan kritiki temperaturada aýratyn polýarlyk tersligini görkezýär. Lazer nokadyny nusganyň dürli bölegine ýerleşdirmek bilen, interfeýsde surata düşürilen elektron deşik jübütleri üçin aýralyk güýjüni üpjün edýän elektrik potensialynyň bardygyny görkezýäris. Bu interfeýs potensialy, YBCO aşa geçiriji bolanda we nusga gözegçiliksiz geçirilende ters tarapa geçende, YBCO-dan metal elektroda ugrukdyrylýar. Potensialyň döreýşi, YBCO aşa geçiriji bolanda we 502 mW / sm2 lazer intensiwligi bilen 50 K-da − 10−8 mV diýlip çaklanylanda, metal-geçiriji interfeýsdäki ýakynlyk täsiri bilen baglanyşykly bolup biler. P görnüşli YBCO materialynyň adaty ýagdaýda n görnüşli material bilen aragatnaşygy Ag-pasta, ýokary temperaturada YBCO keramikasynyň fotowoltaik hereketine jogap berýän kwaz-pn birleşmesini emele getirýär. Aboveokardaky gözegçilikler, ýokary temperaturaly geçiriji YBCO keramikasynda PV täsirini açýar we çalt passiw ýagtylyk detektory we ýeke foton detektor ýaly optoelektron enjamlarynda täze programmalara ýol açýar.
Fotowoltaik täsir synaglary 0,52 mm galyňlykda we 8,64 × 2.26 mm2 gönüburç şekilli YBCO keramiki nusgasynda geçirildi we radiusda 1,25 mm ululykdaky tolkun gök-lazer (λ = 450 nm) bilen yşyklandyryldy. Inçe film nusgasy däl-de, köp mukdarda ulanmak, super geçirijiniň fotoelektrik häsiýetlerini substratyň çylşyrymly täsiri bilen ýüzbe-ýüz bolmazdan öwrenmäge mümkinçilik berýär6,7. Mundan başga-da, köp material ýönekeý taýýarlyk prosedurasy we has arzan bahasy üçin amatly bolup biler. Mis gurşun simleri, diametri takmynan 1 mm bolan dört tegelek elektrody emele getirýän kümüş pasta bilen YBCO nusgasynda birleşdirilen. Iki woltly elektrodyň arasyndaky aralyk takmynan 5 mm. Nusganyň IV aýratynlyklary titremäniň magnitometrini (VersaLab, Kwant dizaýny) kwars kristal penjiresi bilen ölçenildi. IV egrileri almak üçin adaty dört simli usul ulanyldy. Elektrodlaryň we lazer nokadynyň otnositel pozisiýalary 1-nji suratda görkezilýär.
Bu makalany nädip getirmeli: Yangaň, F. we ş.m. YBa2Cu3O6.96 keramikasynyň super geçirijisinde fotoelektrik täsiriniň gelip çykyşy. Ylym. 5, 11504; doi: 10.1038 / srep11504 (2015).
Chang, CL, Kleinhammes, A., Moulton, WG & Testardi, LR YBa2Cu3O7-de simmetriýa bilen gadagan edilen lazer bilen öçürilen naprýa .eniýeler. Fizika. Ylham B 41, 11564–11567 (1990).
Kwok, HS, Zheng, JP & Dong, SY Y-Ba-Cu-O-da anomal fotowoltaik signalyň gelip çykyşy. Fizika. Ylham B 43, 6270–6272 (1991).
Wang, LP, Lin, JL, Feng, QR & Wang, GW Bi-Sr-Ca-Cu-O super geçiriji lazer bilen öçürilen naprýa .eniýeleri ölçemek. Fizika. Ylham B 46, 5773–5776 (1992).
Tate, KL we ş.m. YBa2Cu3O7-x otag temperatura filmlerinde wagtlaýyn lazer bilen öçürilen naprýa .eniýeler. J. Appl. Fizika. 67, 4375–4376 (1990).
Kwok, HS & Zheng, JP YBa2Cu3O7-de anomal fotoelektrik jogap. Fizika. Ylham B 46, 3692–3695 (1992).
Muraoka, Y .. Programma. Fizika. Lett 85, 2950–2952 (2004).
Asakura, D. we ş.m. YBa2Cu3Oy ýagty yşyklandyryş astynda inçe filmleri surata düşürmek. Fizika. Rev. Lett 93, 247006 (2004).
Yangaň, F. we ş.m. YBa2Cu3O7-δ / SrTiO3-iň fotoelektrik täsiri: Dürli kislorod bölekleýin basyşynda Nb heterojunksiýasy. Mater. Lett 130, 51–53 (2014).
Aminow, BA we ş.m. Yb (Y) Ba2Cu3O7-x ýeke kristallarda iki gaply gurluş. J. Supercond. 7, 361–365 (1994).
Kabanow, WW, Demsar, J., Podobnik, B. & Mihailowiç, D. Dürli boşluk gurluşlary bolan super geçirijilerde dörtburç dynç alyş dinamikasy: YBa2Cu3O7-on teoriýa we synaglar. Fizika. Ylham B 59, 1497–1506 (1999).
Gün, JR, Xiong, CM, Zhang, YZ & Şen, BG YBa2Cu3O7-δ / SrTiO3: Nb heterojunction. Programma. Fizika. Lett 87, 222501 (2005).
Kamaras, K., Porter, CD, Doss, MG, Herr, SL & Tanner, DB YBa2Cu3O7-in-de ekskitoniki siňdiriş we aşa geçirijilik. Fizika. Rev. Lett 59, 919–922 (1987).
,., G. Gaty döwlet aragatnaşygy. 72, 345–349 (1989).
MakMillan, WL aşa geçiriji ýakynlyk effektiniň tunel modeli. Fizika. Ylham 175, 537–542 (1968).
Geron, S. we ş.m. Mezoskopiki uzynlyk şkalasynda super geçiriji ýakynlyk effekti barlanýar. Fizika. Rev. Lett 77, 3025–3028 (1996).
Annunziata, G. & Manske, D. Sentrosimmetrik super geçirijiler bilen ýakynlyk täsiri. Fizika. Ylham B 86, 17514 (2012).
Qu, FM we ş.m. Pb-Bi2Te3 gibrid gurluşlarynda güýçli super geçiriji ýakynlyk täsiri. Ylym. 2-nji, 339-njy (2012).
Çapin, DM, Fuller, CS & Pearson, GL Gün radiasiýasyny elektrik energiýasyna öwürmek üçin täze kremniy pn çatryk fotosessiýasy. J. App. Fizika. 25, 676–677 (1954).
Tomimoto, K. Zn- ýa-da Ni-doped YBa2Cu3O6.9 ýeke kristallarda ýokary geçiriji utgaşyklygyň uzynlygyna arassaçylyk täsiri. Fizika. Ylham B 60, 114–117 (1999).
Ando, Y .. Fizika. Rev. Lett 88, 167005 (2002).
Obertelli, SD & Cooper, Jokary T, oksidleriň termoelektrik güýjünde sistematika. Fizika. Ylham B 46, 14928–14931, (1992).
Sugai, S. we ş.m. P görnüşli ýokary Tc super geçirijilerde sazlaşykly pikiň we LO fon re modeiminiň daşaýjy-dykyzlygyna bagly tizlik çalşygy. Fizika. Ylham B 68, 184504 (2003).
Nojima, T. we ş.m. Deşikleriň azalmagy we YBa2Cu3O elektrokimiki usuly ulanyp inçe filmler: N görnüşli metal ýagdaýynyň subutnamasy. Fizika. Ylham B 84, 020502 (2011).
Tung, RT Şottki barýer beýikliginiň fizikasy we himiýasy. Programma. Fizika. Lett 1, 011304 (2014).
Sai-Halasz, GA, Chi, CC, Denenşteýn, A. & Langenberg, DN Dinamiki daşarky jübütleriň super geçiriji filmlerde täsirleri. Fizika. Rev. Lett 33, 215–219 (1974).
Niýewa, G. we ş.m. Super geçirijiligiň fotoinduksly güýçlendirilmegi. Programma. Fizika. Lett 60, 2159–2161 (1992).
Kudinow, VI we ş.m. YBa2Cu3O6 + x filmlerinde yzygiderli fotokonduktiwlik, metal we super geçiriji fazalara fotodopiýa usuly hökmünde. Fizika. Ylham B 14, 9017–9028 (1993).
Mankowskiý, R. we ş.m. YBa2Cu3O6.5-de güýçlendirilen ýokary geçirijilik üçin esas hökmünde çyzykly panjara dinamikasy. Tebigat 516, 71–74 (2014).
Fausti, D. we ş.m. Zolakly sargyt edilen şkafda ýeňil täsirli super geçirijilik. Ylym 331, 189–191 (2011).
El-Adawi, MK & Al-Nuaim, IA VOC-nyň gün öýjügine temperatura funksional garaşlylygy, netijeliligine täze çemeleşme. Suwy süýjediji 209, 91–96 (2007).
Vernon, SM & Anderson, WA Şottki-barýer kremniniň gün öýjüklerinde temperatura täsirleri. Programma. Fizika. Lett 26, 707 (1975).
Katz, EA, Faiman, D. & Tuladhar, SM Iş şertlerinde polimer-fullerene gün öýjükleriniň fotowoltaik enjam parametrlerine temperatura baglylygy. J. Appl. Fizika. 90, 5343–5350 (2002).
Bu iş Hytaýyň Milli Tebigat Ylym Gaznasy (Grant No. 60571063), Hytaýyň Henan welaýatynyň esasy gözleg taslamalary (Grant No. 122300410231) tarapyndan goldanyldy.
FY kagyzyň tekstini ýazdy we MYH YBCO keramiki nusgasyny taýýarlady. FY we MYH synag geçirdi we netijeleri analiz etdi. FGC taslama we maglumatlaryň ylmy düşündirişine ýolbaşçylyk etdi. Authorshli ýazyjylar golýazmany gözden geçirdiler.
Bu iş Creative Commons Attribution 4.0 International Ygtyýarnamasy esasynda ygtyýarlandyrylýar. Bu makaladaky suratlar ýa-da beýleki üçünji tarap materiallary, karz setirinde başgaça görkezilmedik bolsa, makalanyň Creative Commons ygtyýarnamasyna girýär; eger material Creative Commons ygtyýarnamasy boýunça goşulmasa, ulanyjylar materialy köpeltmek üçin ygtyýarnamanyň eýesinden rugsat almaly bolarlar. Bu ygtyýarnamanyň göçürmesini görmek üçin http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ girip görüň.
Yangaň, F., Han, M. & Çang, F. YBa2Cu3O6.96 keramikasynyň super geçirijisinde fotoelektrik täsiriniň gelip çykyşy. Sci Rep 5, 11504 (2015). https://doi.org/10.1038/srep11504
Teswir ýazmak bilen, şertlerimizi we jemgyýetçilik görkezmelerimizi ýerine ýetirmäge razylaşýarsyňyz. Eger kemsidiji bir zat tapsaňyz ýa-da şertlerimize ýa-da görkezmelerimize laýyk gelmeýän bolsa, ony ýerliksiz diýip belläň.
Iş wagty: 22-nji aprel -2020