Nature.com сайтына кергәнегез өчен рәхмәт. Сез CSS өчен чикләнгән ярдәм белән браузер версиясен кулланасыз. Иң яхшы тәҗрибә туплау өчен, без сезгә заманча браузер кулланырга киңәш итәбез (яки Internet Explorer'та яраклашу режимын сүндерегез). Шул ук вакытта, дәвамлы ярдәмне тәэмин итү өчен, без сайтны стильләр һәм JavaScriptсыз күрсәтәбез.
YBa2Cu3O6.96 (YBCO) керамикасында 50-300 К арасындагы зәңгәр фотосүрәтле эффект турында хәбәр итәбез, бу зәңгәр-лазерлы яктырту ярдәмендә YBCO һәм YBCO-металл электрод интерфейсының турыдан-туры бәйләнеше белән бәйле. YBCO супер үткәргечтән резистив хәлгә күчкәндә ачык схема көчәнеше Voc һәм кыска схема токы өчен поляритик кире әйләнеш бар. Супер үткәргеч-нормаль металл интерфейс аша электр потенциалы барлыгын күрсәтәбез, бу фото-электрон тишек парлары өчен аеру көче бирә. Бу интерфейс потенциалы YBCO-ны металл электродка юнәлтә, YBCO үткәргеч үткәргәндә һәм YBCO үткәргеч булмаганда каршы якка күчә. Потенциалның килеп чыгышы металл-үткәргеч үткәргеч интерфейсындагы якынлык эффекты белән бик тиз бәйләнештә булырга мөмкин, YBCO супер үткәргеч булганда һәм аның бәясе 50 КВда 10–8 мВ, 502 мВт / см2 лазер интенсивлыгы белән бәяләнә. P тибындагы YBCO материалын нормаль хәлдә n тибындагы материал белән берләштерү Ag-paste квази-pn узышын формалаштыра, ул югары температурада YBCO керамикасының фотоволтаик тәртибе өчен җаваплы. Безнең ачышлар фотон-электрон җайланмаларның яңа кулланылышына юл ача һәм супер үткәргеч-металл интерфейсындагы якынлык эффектын яктырта ала.
Highгары температуралы үткәргечләрдә фото-көчәнеш 1990-нчы еллар башында хәбәр ителгән һәм шуннан бирле киң тикшерелгән, ләкин аның табигате һәм механизмы көйләнмәгән булып кала, 1,2,3,4,5. YBa2Cu3O7-δ (YBCO) нечкә фильмнар 6,7,8, аеруча, көйләнә торган энергия аермасы аркасында фотоволтаик (PV) күзәнәк формасында интенсив өйрәнелә 9,10,11,12,13. Ләкин, субстратның югары каршылыгы һәрвакыт җайланманың түбән конверсия эффективлыгына китерә һәм YBCO8 төп PV үзлекләрен масклый. Монда без YBa2Cu3O6.96 (YBCO) керамикасында 50-300 K (Tc ~ 90 K) зәңгәр-лазер (λ = 450 nm) яктырту белән искиткеч фотоволтаик эффект турында хәбәр итәбез. ПВ эффекты YBCOның үткәрүчәнлеге һәм YBCO-металл электрод интерфейсының табигате белән турыдан-туры бәйле икәнен күрсәтәбез. YBCO супер үткәргеч этаптан резистив хәлгә күчкәндә ачык схема көчәнеше Voc һәм кыска схема токы өчен поляритик кире әйләнеш бар. Супер үткәргеч-нормаль металл интерфейс аша электр потенциалы бар, бу фото-электрон тишек парларын аеру көчен тәэмин итә. Бу интерфейс потенциалы YBCO-ны металл электродка юнәлтә, YBCO үткәргеч үткәргәндә һәм үрнәк конструктор булмаганда каршы якка күчә. Потенциалның килеп чыгышы табигый рәвештә металл-суперүткәргеч интерфейсындагы якынлык эффекты белән бәйле булырга мөмкин, YBCO үткәргеч үткәргәндә һәм аның бәясе 50 КВда - 10−8 мВ, лазер интенсивлыгы 502 мВт булганда. / см2. P тибындагы YBCO материалын нормаль хәлдә n тибындагы материал Ag-paste формалары белән берләштерү, мөгаен, югары температурада YBCO керамикасының PV тәртибе өчен җаваплы квази-pn кушылмасы. Безнең күзәтүләр YBCO керамикасында югары температурада үткәргеч үткәрүдә PV эффектының килеп чыгышын ачыклый һәм оптоэлектрон җайланмаларда куллану өчен юл ача, тиз пассив яктылык детекторы һ.б.
Рәсем 1а - c күрсәткәнчә, YBCO керамик үрнәгенең IV характеристикасы 50 К температурада, яктылык яктыртылмыйча, үткәргеч материалдан көтелгәнчә, үрнәк аша көчәнеш үзгәрү токы белән нульдә кала. Лазер нуры катодка юнәлтелгәндә ачык фотоволтаик эффект барлыкка килә (1а рәсем): I күчәренә параллель IV кәкреләр лазер интенсивлыгы белән аска таба хәрәкәт итәләр. Күренеп тора, хәтта токсыз тискәре фото-көчәнеш бар (еш ачык электр көчәнеше Voc дип атала). IV сызыкның нуль кыры үрнәкнең лазер яктырту астында әле үткәргеч үткәрүен күрсәтә.
(a - c) һәм 300 K (e - g). V (I) кыйммәтләре токны вакуумда −10 мАдан +10 мАга кадәр сөртеп алынган. Эксперименталь мәгълүматларның бер өлеше генә ачыклык өчен тәкъдим ителә. а, катодта урнашкан лазер ноктасы белән үлчәнгән YBCO ток-көчәнеш характеристикалары. Барлык IV кәкреләр горизонталь туры сызыклар, бу үрнәкнең лазер нурлары белән үткәргеч үткәрүен күрсәтә. Кәкре лазер интенсивлыгы арту белән түбән хәрәкәтләнә, бу ике көчәнеш арасында тискәре потенциалның (Voc) барлыгын күрсәтә, хәтта нуль токы белән дә. Лазер үрнәкнең үзәгенә 50 K (b) яки 300 K (f) юнәлтелгәч, IV кәкреләр үзгәрешсез кала. Анод яктыртылганда горизонталь сызык күтәрелә (в). D-та металл-супер үткәргеч тоташуның схематик моделе күрсәтелгән. Катодка һәм анодка күрсәтелгән лазер нуры белән үлчәнгән нормаль YBCO агымының көчәнеш характеристикалары тиешенчә e һәм g белән бирелә. 50 К тәэсиреннән аермалы буларак, туры сызыкларның нуль булмаган кыры YBCOның гадәти хәлдә булуын күрсәтә; Voc кыйммәтләре яктылык интенсивлыгы белән каршы якка үзгәрәләр, төрле корылманы аеру механизмын күрсәтәләр. 300 К температурада мөмкин булган интерфейс структурасы hjда сурәтләнгән.
Кислородка бай YBCO супер үткәргеч хәлдә кояш нурының тулы спектрын үзләштерә ала, бик кечкенә энергия аермасы (Ег) 9,10, шуның белән электрон тишек парлары (e - h). Ачык схема көчәнеше Voc фотоннарны үзләштереп чыгару өчен, рекомбинация булганчы фото-эх парларын киңлек белән аерырга кирәк18. Тискәре Voc, 1-нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, катод һәм анод белән чагыштырганда, металл-үткәргеч интерфейс аша электр потенциалы барлыгын күрсәтә, ул электроннарны анодка һәм катодка тишекләр кертә. Бу очракта, супер үткәргечтән анодтагы металл электродка күрсәтүче потенциаль булырга тиеш. Димәк, анод янындагы үрнәк мәйданы яктыртылса, уңай Voc алыначак. Моннан тыш, лазер ноктасы электродлардан ерак булган урыннарга күрсәтелгәндә фото-көчәнеш булырга тиеш түгел. Бу, әлбәттә, 1б рәсеменнән күренгәнчә.
Яктылык ноктасы катод электродыннан үрнәк үзәгенә күчкәндә (интерфейслардан якынча 1,25 мм), лазер интенсивлыгын максималь кыйммәткә арттыру белән IV кәкреләрнең үзгәрүе һәм Voc күзәтелми (1б рәсем). . Табигый, бу нәтиҗәне фото-йөртүчеләрнең чикләнгән гомере һәм үрнәктә аеру көче булмау дип атап була. Электрон тишекле парлар үрнәк яктыртылганда барлыкка килергә мөмкин, ләкин электрон парларның күбесе юкка чыгачак һәм лазер ноктасы электродларның ерак җирләренә төшсә, фотоволтаик эффект күзәтелми. Лазер ноктасын анод электродларына күчерү, I күчәренә параллель IV кәкреләр лазер интенсивлыгын арттыру белән өскә күтәрелә (1с рәсем). Анодтагы металл-үткәргеч тоташуында шундый ук урнаштырылган электр кыры бар. Ләкин, металл электрод бу юлы сынау системасының уңай корычына тоташа. Лазер җитештергән тишекләр анод корычына этәрелә һәм шулай итеп уңай Voc күзәтелә. Монда китерелгән нәтиҗәләр супер үткәргечтән металл электродка күрсәткән интерфейс потенциалының барлыгын раслый.
YBa2Cu3O6.96 керамикасында 300 К температурада фотоволтаик эффект 1e - g рәсемдә күрсәтелгән. Lightиңел яктыртылмыйча, үрнәкнең IV сызыгы - килеп чыгу аша туры сызык. Бу туры сызык оригиналь сызыкка параллель өскә күчә, катод корылмаларында нурланыш лазер интенсивлыгы арта (1-нче рәсем). Фотовольтаик җайланма өчен кызыклы ике чикләү очраклары бар. Кыска схема торышы V = 0 булганда барлыкка килә. Бу очракта ток кыска схема токы (Isc) дип атала. Икенче чикләү очраклары - ачык схема торышы (Voc), R → ∞ яки ток нуль булганда барлыкка килә. Рәсем 1e ачык итеп күрсәтә, Voc уңай һәм 50 К температурада алынган нәтиҗәдән аермалы буларак, яктылык интенсивлыгы арта. тискәре Isc яктылык яктырту белән зурлыкның артуы күзәтелә, гадәти кояш күзәнәкләренең гадәти тәртибе.
Нәкъ шулай ук, лазер нуры электродлардан ерак урнашкан урыннарда күрсәтелгәндә, V (I) кәкре лазер интенсивлыгыннан бәйсез һәм фотоволтаик эффект күренми (1ф рәсем). 50 К үлчәмгә охшаган, IV кәкреләр каршы якка күчәләр, чөнки анод электрод нурланган (1 нче рәсем). Бу YBCO-Ag паста системасы өчен алынган барлык нәтиҗәләр, үрнәкнең төрле позицияләрендә нурланган лазер белән 300 К температурада, 50 К күзәтелгәнгә каршы булган интерфейс потенциалына туры килә.
Купердагы электроннарның күбесе кондиционер YBCO үткәрү температурасында Tc түбән температурада. Металл электродта булганда, барлык электроннар бердәм формада кала. Металл-үткәргеч интерфейс тирәсендә бердәнбер электроннар һәм Купер парлары өчен зур тыгызлык градиенты бар. Металл материалдагы күпчелек йөртүче бердәнбер электроннар үткәргеч өлкәсенә таралырлар, ә күпчелек йөртүче Купер-парлар YBCO өлкәсендә металл өлкәгә таралырлар. Купер парлары күбрәк зарядлы һәм бердәнбер электронга караганда зуррак хәрәкәткә ия булганлыктан, YBCO-дан металл регионга таралгач, уңай корылган атомнар артта кала, нәтиҗәдә космик корылма өлкәсендә электр кыры барлыкка килә. Бу электр кырының юнәлеше схематик схемада күрсәтелгән. Космик корылма өлкәсе янындагы вакыйгаларны фотон яктырту, парларны аерып, кире якка фотокурцентны чыгарып җибәрәчәк. Электроннар урнаштырылган электр кырыннан чыккач, алар парлашалар һәм каршылыксыз башка электродка агалар. Бу очракта Voc алдан куелган поляритлыкка капма-каршы һәм лазер нуры тискәре электрод тирәсенә күрсәткәндә тискәре кыйммәт күрсәтә. Voc кыйммәтеннән интерфейс аша потенциалны бәяләргә мөмкин: ике көчәнеш арасындагы d ~ 5 × 10−3 м, металл-үткәргеч интерфейс калынлыгы, ди, бер үк зурлык тәртибе булырга тиеш. YBCO супер үткәргечнең килешү озынлыгы (~ 1 нм) 19,20, Voc = 0.03 мВ кыйммәтен алыгыз, металл-үткәргеч интерфейсындагы потенциаль Vms лазер белән 50 К at 10−11 V дип бәяләнә. 502 мВт / см2 интенсивлыгы, тигезләмә кулланып,
Монда ассызыклыйсы килә, фото җылылык көчәнеше фото җылылык эффекты белән аңлатыла алмый. Эксперименталь рәвештә YBCO үткәргечнең Seebeck коэффициентының Ss = 021 булуы ачыкланды. Бакыр корыч чыбыклар өчен Seebeck коэффициенты SCu = 0.34–1.15 μV / K3 диапазонында. Лазер урынындагы бакыр чыбыкның температурасы аз күләмдә 0,06 К күтәрелергә мөмкин, максималь лазер интенсивлыгы 50 К булганда, бу термоэлектрик потенциалны 6,9 × 10−8 V чыгарырга мөмкин, бу өч заказ зурлыгыннан кечерәк. 1 нче рәсемдә алынган Voc. Термоэлектрик эффектның эксперимент нәтиҗәләрен аңлату өчен бик кечкенә булуы күренеп тора. Чынлыкта, лазер нурлары аркасында температураның үзгәрүе бер минуттан да кимрәк вакыт эчендә юкка чыгачак, шуңа күрә җылылык эффектыннан кергән өлешне игътибарсыз калдырырга мөмкин.
ЙБКОның бүлмә температурасындагы бу фотоволтаик эффекты монда төрле корылманы аеру механизмының катнашуын күрсәтә. Нормаль халәттә YBCO үткәргеч үткәрү - p тибындагы материал, корылма ташучы буларак 22,23, ә металл Ag-paste n типтагы материалга хас. Pn узышларына охшаган, көмеш пастадагы электроннарның диффузиясе һәм YBCO керамикасындагы тишекләр интерфейста YBCO керамикасына күрсәткән эчке электр кырын барлыкка китерәчәк (1 нче рәсем). Нәкъ менә бу эчке кыр аеру көчен тәэмин итә һәм 1BC рәсемдә күрсәтелгәнчә, бүлмә температурасында YBCO-Ag паста системасы өчен уңай Voc һәм тискәре Isc китерә. Альтернатив рәвештә, Ag-YBCO p тибындагы Шоттки чишелешен барлыкка китерә ала, ул шулай ук югарыда күрсәтелгән модельдәге поляритлык белән интерфейс потенциалына китерә.
YBCO-ның супер үткәргеч күчү вакытында фотоволтаик үзлекләрнең җентекле эволюция процессын тикшерү өчен, 80 К температураның IV кәкреләре катод электродында яктыртылган лазер интенсивлыгы белән үлчәнде (2 нче рәсем). Лазер нурланышсыз, үрнәк буенча көчәнеш токка карамастан нульдә саклана, бу үрнәкнең үткәргеч үткәрү халәтен 80 К температурада күрсәтә (2а рәсем). 50 К температурада алынган мәгълүматларга охшаган, I күчәренә параллель IV кәкреләр, критик кыйммәткә ирешкәнче, лазер интенсивлыгы белән түбәнгә таба хәрәкәт итәләр. Бу критик лазер интенсивлыгы өстендә, үткәргеч үткәргеч үткәргеч фазадан резистив этапка күчә; үткәргечтә каршылык күренеше аркасында көчәнеш ток белән арта башлый. Нәтиҗәдә, IV сызык I күчәре һәм V күчәре белән кисешә башлый, башта тискәре Voc һәм уңай Isc алып бара. Хәзер үрнәк Voc һәм Isc полярлыгы яктылык интенсивлыгына бик сизгер булган махсус хәлдә тоела; яктылык интенсивлыгының бик кечкенә артуы белән Isc позитивтан тискәрегә, Voc тискәре бәядән уңай кыйммәткә күчә, килеп чыгышын уза (фотоволтаик үзлекләрнең югары сизгерлеге, аеруча Isc кыйммәте, якты яктыртуга ачык күренә. 2б). Иң югары лазер интенсивлыгында, IV кәкреләр бер-берсе белән параллель булырга уйлыйлар, YBCO үрнәгенең нормаль торышын күрсәтәләр.
Лазер ноктасы үзәге катод электродлары тирәсендә урнашкан (1-нче рәсемне кара). а, YBCOның IV кәкреләре төрле лазер интенсивлыгы белән нурланган. б (өске), ачык чылбыр көчәнешенең лазер интенсивлыгы Voc һәм кыска схема токы Isc. Isc кыйммәтләрен түбән яктылык интенсивлыгында (<110 мВт / см2) алып булмый, чөнки үрнәк үткәргеч үткәргәндә IV кәкреләр I күчәренә параллель. б (аскы), лазер интенсивлыгы функциясе буларак дифференциаль каршылык.
80 К температурада Voc һәм Isc-ның лазер интенсивлыгы 2-нче рәсемдә күрсәтелгән (өстә). Фотовольтаик үзлекләр яктылык интенсивлыгының өч төбәгендә каралырга мөмкин. Беренче регион 0 белән PC арасында, анда YBCO үткәргеч үткәрә, Voc тискәре һәм яктылык интенсивлыгы белән кими (абсолют кыйммәт арта) һәм минимумда минимумга җитә. Икенче регион Pc -тан тагын бер критик интенсивлыкка кадәр, анда Voc арта, Isc яктылык интенсивлыгы арту белән кими һәм икесе дә P0 нульгә җитә. Өченче регион P0 өстендә, YBCO нормаль хәленә җиткәнче. Voc һәм Isc икесе дә яктылык интенсивлыгы белән 2 региондагы кебек үк төрле булсалар да, алар критик интенсивлыктан P0 каршы поляритлыкка ия. P0 мәгънәсе фотоволтаик эффект юк һәм корылманы аеру механизмы бу пунктта сыйфат ягыннан үзгәрә. YBCO үрнәге бу яктылык интенсивлыгында үткәргеч үткәрми, ләкин гадәти хәл әле ирешә алмый.
Билгеле, системаның фотоволтаик характеристикалары YBCOның үткәрүчәнлеге һәм аның үткәргеч үткәрү күчү белән тыгыз бәйләнгән. YBCO дифференциаль каршылыгы, dV / dI, 2б рәсемдә (аста) лазер интенсивлыгы функциясе буларак күрсәтелгән. Алда әйтелгәнчә, супер үткәргечтән металлга Купер парының диффузия нокталары аркасында интерфейста урнаштырылган электр потенциалы. 50 К температурада күзәтелгәнгә охшаган, фотоволтаик эффект лазер интенсивлыгын 0 дан PC кадәр арттыру белән көчәйтелә. Лазер интенсивлыгы PC-тан бераз кыйммәткә җиткәч, IV кәкре иелә башлый һәм үрнәкнең каршылыгы күренә башлый, ләкин интерфейс потенциалының полярлыгы әле үзгәртелмәгән. Оптик дулкынлануның үткәрүчәнлеккә тәэсире күренеп торган яки якын-тирә төбәктә тикшерелгән. Төп процесс Купер парларын таркату һәм супер үткәрүчәнлекне юк итү 25,26 булса да, кайбер очракларда супер үткәрүчәнлек күчү көчәйтелергә мөмкин 27,28,29, супер үткәрүчәнлекнең яңа этаплары хәтта этәргеч булырга мөмкин30. Компьютерда үткәргеч үткәрүчәнлекнең булмавы фото-парлы парның өзелүенә бәйле. P0 ноктасында, интерфейс аша потенциал нульгә әйләнә, бу интерфейсның ике ягында корылма тыгызлыгын бер үк дәрәҗәгә җитә, бу яктылык яктырту интенсивлыгы астында. Лазер интенсивлыгының тагын да артуы Купер парларының юкка чыгуына китерә һәм YBCO әкренләп p тибындагы материалга үзгәртелә. Электрон һәм Купер парлары диффузиясе урынына, интерфейсның үзенчәлеге хәзер электрон һәм тишек диффузиясе белән билгеләнә, бу интерфейстагы электр кырының поляритлы кире әйләнешенә китерә һәм нәтиҗәдә уңай Voc (рәсем 1d, h белән чагыштырыгыз). Бик югары лазер интенсивлыгында, YBCO дифференциаль каршылыгы нормаль халәткә туры килә һәм Voc һәм Isc икесе дә лазер интенсивлыгы белән турыдан-туры үзгәрәләр (2б рәсем). Бу күзәтү шуны күрсәтә: YBCO гадәти хәлдә лазер нурлары аның каршылыгын һәм супер үткәргеч-металл интерфейсының үзенчәлеген үзгәртмәячәк, ә электрон тишек парларының концентрациясен арттырачак.
Фотовольтаик үзлекләргә температураның тәэсирен тикшерү өчен, металл-үткәргеч системасы катодта 502 мВт / см2 зәңгәр лазер белән нурланган. 50-300 К арасындагы сайланган температурада алынган IV кәкреләр 3а рәсемдә бирелгән. Ачык схема көчәнеше Voc, кыска схема токы һәм дифференциаль каршылык бу IV кәкреләрдән алынырга мөмкин һәм 3б рәсемдә күрсәтелгән. Яктылык яктыртылмыйча, төрле температурада үлчәнгән барлык IV кәкреләр килеп чыкканны көтелгәнчә узалар (3а рәсем). Система чагыштырмача көчле лазер нуры (502 мВт / см2) белән яктыртылганда, температураның артуы белән IV характеристикалары кискен үзгәрә. Түбән температурада IV кәкреләр V-ның тискәре кыйммәтләре булган I күчәренә параллель туры сызыклар. Бу сызык температураның артуы белән өскә күтәрелә һәм акрынлап Tcp критик температурасында ноль булмаган тау белән сызыкка әйләнә (3а рәсем (өстә)). Барлык IV характеристик кәкреләр өченче квадраттагы нокта тирәсендә әйләнәләр бугай. Voc тискәре кыйммәттән уңайга арта, Isc уңайдан тискәре кыйммәткә кадәр кими. YBCO-ның оригиналь үткәргеч үткәрү температурасы өстендә, IV сызык температура белән бөтенләй башкача үзгәрә (3а рәсем төбе). Беренчедән, IV кәкреләрнең әйләнү үзәге беренче квадратка күчә. Икенчедән, Voc кими бара һәм температураның артуы белән Isc арта (3б рәсем өсте). Өченчедән, IV кәкреләрнең түбәсе температура белән турыдан-туры арта, нәтиҗәдә YBCO өчен уңай температура коэффициенты барлыкка килә (3б рәсем асты).
YBCO-Ag паста системасы өчен фотовольтаик характеристикаларның температурага бәйләнеше 502 мВт / см2 лазер яктырту астында.
Лазер ноктасы үзәге катод электродлары тирәсендә урнашкан (1-нче рәсемне кара). а, IV кәкреләр 50 дән 90 К (өскә) һәм 100 дән 300 К (аста) температурасы 5 К һәм 20 К арту белән алынган. Караңгыда берничә температурада IV характеристика күрсәтә. Барлык кәкреләр килеп чыгу ноктасын кичәләр. б, ачык чылбыр көчәнеше Voc һәм кыска схема токы Isc (өске) һәм дифференциаль каршылык, dV / dI, YBCO (аскы) температура функциясе буларак. Tcp нульгә каршы тору үткәргеч температурасы бирелми, чөнки ул Tc0 белән бик якын.
Өч критик температураны 3б рәсеменнән танырга мөмкин: Tcp, өстә YBCO үткәргеч булмаган; Tc0, анда Voc һәм Isc икесе дә нульгә һәм Tcга әйләнәләр, лазер нурланышсыз YBCOның оригиналь үткәргеч үткәрү температурасы. Tcp ~ 55 K астында, лазер нурланган YBCO супер үткәргеч хәлдә, Купер парларының чагыштырмача югары концентрациясе белән. Лазер нурланышының эффекты, фотоволтаик көчәнеш һәм ток җитештерүгә өстәп, Купер пар концентрациясен киметеп, нульгә каршы торучы үткәргеч үткәрү температурасын 89 Ктан K 55 Кка кадәр киметү. Температураның күтәрелүе шулай ук Купер парларын интерфейсның түбән потенциалына китерә. Димәк, Voc-ның абсолют кыйммәте кечерәячәк, шул ук вакытта лазер яктырту интенсивлыгы кулланылса. Интерфейс потенциалы температураның тагын да артуы белән кечерәячәк һәм Tc0 нульгә җитәчәк. Бу махсус ноктада фотоволтаик эффект юк, чөнки фото-электрон тишек парларын аеру өчен эчке кыр юк. Потенциалның поляритлы кире әйләнеше бу критик температура өстендә була, чөнки Ag пастасында ирекле корылма тыгызлыгы YBCOныкыннан зуррак, әкренләп p тибындагы материалга күчерелә. Монда без ассызыклыйсы килә, Voc һәм Isc полярлыгы кире әйләнеше, сәбәпнең нинди булуына карамастан, нуль каршылыгы үткәргеч үткәрүдән соң була. Бу күзәтү беренче тапкыр супер үткәрүчәнлек белән металл-үткәргеч интерфейс потенциалы белән бәйле фотоволтаик эффектлар арасындагы корреляцияне ачыклый. Супер үткәргеч-нормаль металл интерфейс аша бу потенциалның характеры соңгы берничә дистә ел эчендә тикшеренү юнәлеше булып тора, ләкин җавапны көтеп торган сораулар күп. Фотовольтаик эффектны үлчәү бу мөһим потенциалның детальләрен (аның көче һәм полярлыгы һ.б.) өйрәнүнең эффектив ысулы булырга мөмкин, шуңа күрә югары температураның үткәргеч үткәрү якынлыгы эффектын яктырта ала.
Tc0-dan Tc-га кадәр температураның тагын да артуы Купер парларының кечерәк концентрациясенә һәм интерфейс потенциалының көчәюенә һәм нәтиҗәдә зуррак Voc-га китерә. Tc-та Купер парының концентрациясе нульгә әверелә һәм интерфейста урнаштыру потенциалы максимумга җитә, нәтиҗәдә максималь Voc һәм минималь Isc. Бу температура диапазонында Voc һәм Isc (абсолют кыйммәт) тиз үсү үткәргеч үткәрүгә туры килә, ул 502 мВт / см2 интенсивлыкның лазер нурлары белән ΔT ~ 3 K дан K 34 K га кадәр киңәйтелә (3б рәсем). Tc өстендәге нормаль халәтләрдә ачык схема көчәнеше Voc температура белән кими (3б рәсеме өстендә), pn тоташулары нигезендә гадәти кояш күзәнәкләре өчен Voc сызыклы тотышына охшаган 31,32,33. Лазер интенсивлыгына нык бәйле булган Voc температурасы (−dVoc / dT) үзгәрү тизлеге гадәти кояш күзәнәкләренә караганда күпкә кечерәк булса да, YBCO-Ag тоташуы өчен Voc температура коэффициенты шул ук зурлык тәртибенә ия. кояш күзәнәкләренең. Гадәттәге кояш күзәнәк җайланмасы өчен pn тоташуының агымы температураның күтәрелүе белән арта, температура күтәрелү белән Voc кимүенә китерә. Бу Аг-үткәргеч системасы өчен күзәтелгән сызыклы IV сызыклар, беренчедән, бик кечкенә интерфейс потенциалы аркасында, икенчедән, ике гетерожункциянең арткы бәйләнеше аркасында, агып торган токны ачыклау кыенлаша. Шуңа да карамастан, безнең экспериментта күзәтелгән Voc тәртибе өчен агып торган токның шул ук температурага бәйле булуы бик ихтимал. Аңлатма буенча, Isc - Voc компенсациясе өчен тискәре көчәнеш чыгару өчен кирәк булган ток, гомуми көчәнеш нуль. Температура арта барган саен, Voc кечерәк була, тискәре көчәнеш чыгару өчен аз ток кирәк. Моннан тыш, YBCO каршылыгы Tc өстендәге температура белән турыдан-туры арта (3б рәсемнең аскы өлеше), бу шулай ук Iscның югары температурада кечерәк абсолют кыйммәтенә ярдәм итә.
Игътибар итегез, 2,3 нче рәсемнәрдә китерелгән нәтиҗәләр катод электродлары тирәсендә лазер нурлары белән алынган. Анодта урнашкан лазер ноктасы белән үлчәүләр кабатланды һәм охшаш IV характеристикалар һәм фотовольтаик үзлекләр күзәтелде, бу очракта Voc һәм Isc полярлыгы кире кайтарылган. Бу мәгълүматларның барысы да супер үткәргеч-металл интерфейс белән тыгыз бәйләнгән фотоволтаик эффект механизмына китерә.
Йомгаклап әйткәндә, YBCO-Ag паста системасының лазер нурланышлы үткәргеч үткәрүнең IV характеристикалары температура һәм лазер интенсивлыгы функцияләре белән үлчәнде. Фотовольтаик эффект 50-300 К температурада күзәтелә, фотоволтаик үзлекләр YBCO керамикасының супер үткәрүчәнлеге белән нык бәйләнештә тора. Voc һәм Isc полярлыгы кире әйләнеше фото-үткәргеч үткәргеч булмаган үткәргечтән соң ук була. Туры лазер интенсивлыгында үлчәнгән Voc һәм Isc температурасына бәйләнеш шулай ук критик температурада аерым поляритлы кире әйләнешне күрсәтә, өстә үрнәк каршы тора. Ampleрнәкнең төрле өлешенә лазер ноктасын табып, без интерфейс аша электр потенциалының барлыгын күрсәтәбез, бу фото-электрон тишек парларын аеру көчен тәэмин итә. Бу интерфейс потенциалы YBCO-ны металл электродка юнәлтә, YBCO үткәргеч үткәргәндә һәм үрнәк конструктор булмаганда каршы якка күчә. Потенциалның килеп чыгышы табигый рәвештә YBCO үткәргеч үткәргәндә металл-үткәргеч үткәргеч интерфейсындагы якынлык эффекты белән бәйле булырга мөмкин һәм 502 мВт / см2 лазер интенсивлыгы белән 50 К at 10−8 мВ дип бәяләнә. P тибындагы YBCO материалын нормаль хәлдә n тибындагы материал белән контакт Аг-паста квази-pn чишелешен формалаштыра, ул югары температурада YBCO керамикасының фотоволтаик тәртибе өчен җаваплы. Aboveгарыдагы күзәтүләр югары температурада үткәргеч YBCO керамикасында PV эффектын яктырта һәм тиз пассив яктылык детекторы һәм бер фотон детекторы кебек оптоэлектрон җайланмаларда яңа кушымталарга юл ача.
Фотовольтаик эффект экспериментлары 0,52 мм калынлыктагы һәм 8,64 × 2,26 мм2 турыпочмаклы формадагы YBCO керамик үрнәгендә үткәрелде һәм радиуста 1,25 мм зурлыктагы зәңгәр-лазер (λ = 450 nm) белән яктыртылды. Нечкә пленка үрнәгенә караганда күпчелекне куллану безгә үткәргечнең фотоволтаик үзлекләрен өйрәнергә мөмкинлек бирә, субстратның катлаулы йогынтысы белән эш итмичә. Моннан тыш, күпчелек материал гади әзерләү процедурасы һәм чагыштырмача аз чыгымнар өчен уңайлы булырга мөмкин. Бакыр корыч чыбыклар YBCO үрнәгендә көмеш паста белән тоташтырылган, диаметры якынча 1 мм булган дүрт түгәрәк электрод. Ике көчәнеш электродлары арасы 5 мм тирәсе. Ampleрнәкнең IV характеристикалары тибрәнү магнитометры (VersaLab, квант дизайны) ярдәмендә кварц кристалл тәрәзәсе белән үлчәнде. IV кәкреләрне алу өчен стандарт дүрт чыбыклы ысул кулланылды. Электродларның һәм лазер ноктасының чагыштырма позицияләре 1-нче рәсемдә күрсәтелгән.
Бу мәкаләне ничек китерергә: Янг, Ф. һ.б. YBa2Cu3O6.96 керамикасын үткәрүдә фотоволтаик эффектның килеп чыгышы. Фән. 5, 11504; doi: 10.1038 / srep11504 (2015).
Чанг, КЛ, Клейнхэммес, А. Физ. Рев. В 41, 11564–11567 (1990).
Kwok, HS, Zheng, JP & Dong, SY Y-Ba-Cu-O аномаль фотоволтаик сигналның килеп чыгышы. Физ. Рев. В 43, 6270–6272 (1991).
Wang, LP, Lin, JL, Feng, QR & Wang, GW Bi-Sr-Ca-Cu-O үткәргеч үткәргечнең лазерлы көчәнешләрен үлчәү. Физ. Рев. В 46, 5773-5776 (1992).
Тейт, КЛ һ.б. YBa2Cu3O7-x бүлмә температурасы фильмнарында вакытлыча лазер белән эшләнгән көчәнешләр. Дж. Эпл. Физ. 67, 4375–4376 (1990).
Kwok, HS & Zheng, JP YBa2Cu3O7дагы аномаль фотоволтаик җавап. Физ. Рев. В 46, 3692–3695 (1992).
Мураока, Y .., Мураматсу, Т., Ямаура, Дж. & Хирой, З. Кушымта. Физ. Хат. 85, 2950–2952 (2004).
Асакура, Д. һ.б. YBa2Cu3Oy нечкә яктырткычлар фотосессиясен өйрәнү. Физ. Рухани Летт. 93, 247006 (2004).
Янг, Ф. һ.б. YBa2Cu3O7-δ / SrTiO3 фотоволтаик эффекты: Nb гетерожункциясе төрле кислород өлешчә басымда кушылган. Матер. Хат. 130, 51–53 (2014).
Аминов, Б.А. һ.б. Yb (Y) Ba2Cu3O7-x бер кристаллда ике гап структурасы. Дж. Суперконд. 7, 361–365 (1994).
Кабанов, В.В., Демсар, Дж., Подобник, Б. & Михайлович, Д. Физ. Рев. В 59, 1497-1506 (1999).
Кояш, JR, Xiong, CM, Zhang, YZ & Shen, BG YBa2Cu3O7-δ / SrTiO3: Nb гетерожункциясен төзәтүче үзлекләр. Кушымта. Физ. Хат. 87, 222501 (2005).
Камарас, К. Физ. Рухани Летт. 59, 919–922 (1987).
Yu, Г., Хигер, AJ & Стуки, Г. Каты дәүләт коммун. 72, 345–349 (1989).
МакМиллан, WL супер үткәргеч якынлык эффектының тоннель моделе. Физ. Аян 175, 537-542 (1968).
Герон, С. һ.б. Супер үткәргеч якынлык эффекты месоскопик озынлык масштабында тикшерелгән. Физ. Рухани Летт. 77, 3025–3028 (1996).
Аннунсиата, Г. & Манске, Д. Нентросимметрик булмаган үткәргечләр белән якынлык эффекты. Физ. Рев. В 86, 17514 (2012).
Qu, FM һ.б. Pb-Bi2Te3 гибрид структураларында көчле үткәргеч якынлык эффекты. Фән. 2, 339 (2012).
Чапин, ДМ, Фуллер, CS & Пирсон, GL Кояш нурланышын электр энергиясенә әверелдерү өчен яңа кремний pn тоташу фотоселе. Дж. Физ. 25, 676–677 (1954).
Томимото, К. Zn- яки Ni-doped YBa2Cu3O6.9 бер кристаллдагы үткәргеч үткәрү озынлыгына пычраклык эффектлары. Физ. Рев. В 60, 114–117 (1999).
Андо, Y .. & Сегава, К. Физ. Рухани Летт. 88, 167005 (2002).
Обертелли, SD & Купер, JR систематикасы югары Т, оксидларның термоэлектрик көчендә. Физ. Рев. В 46, 14928–14931, (1992).
Сугай, С. һ.б. Оператор-тыгызлыкка бәйләнгән момент сменасы, LO тибындагы югары Tc супер үткәргечләрдә LO фонон режимы. Физ. Рев. В 68, 184504 (2003).
Ножима, Т. һ.б. YBa2Cu3O тишекләрен киметү һәм электрон туплау Электрохимик техниканы кулланып нечкә фильмнар: n тибындагы металл торышка дәлил. Физ. Рев. В 84, 020502 (2011).
Тунг, ТР Шоттки барьер биеклегенең физикасы һәм химиясе. Кушымта. Физ. Хат. 1, 011304 (2014).
Сай-Халас, Г.А., Чи, СК, Дененштейн, А. Физ. Рухани Летт. 33, 215-219 (1974).
Ниева, Г. һ.б. Супер үткәрүчәнлекне фотоиндуктив арттыру. Кушымта. Физ. Хат. 60, 2159–2161 (1992).
Кудинов, VI һ.б. YBa2Cu3O6 + x фильмнарында даими фотокондүчәнлек металл һәм супер үткәргеч этапларга фотопопинг ысулы буларак. Физ. Рев. В 14, 9017–9028 (1993).
Манковский, Р. һ.б. YBa2Cu3O6.5-та көчәйтелгән супер үткәрүчәнлек өчен нигез булып сызыксыз такталар динамикасы. Табигать 516, 71–74 (2014).
Фаусти, Д. һ.б. Запас заказлы шкафта җиңел индуктив супер үткәрүчәнлек. Фән 331, 189–191 (2011).
El-Adawi, MK & Al-Nuaim, IA VOC-ның кояш күзәнәкләренә температураның функциональ бәйләнеше аның эффективлыгына яңа караш. Дезализация 209, 91–96 (2007).
Вернон, СМ & Андерсон, WA Шоттки-барьер кремний кояш күзәнәкләрендә температура эффектлары. Кушымта. Физ. Хат. 26, 707 (1975).
Katz, EA, Faiman, D. & Tuladhar, SM Эш шартларында полимер-фуллерен кояш күзәнәкләренең фотоволтаик җайланма параметрларына температурага бәйләнеш. Дж. Эпл. Физ. 90, 5343–5350 (2002).
Бу эш Кытай Милли Табигать белеме Фонды (Грант No. 60571063), Хенан өлкәсенең төп тикшеренү проектлары, Кытай (Грант No. 122300410231) ярдәме белән алып барылды.
FY кәгазь текстын язды һәм MYH YBCO керамик үрнәген әзерләде. FY һәм MYH эксперимент үткәрделәр һәм нәтиҗәләргә анализ ясадылар. ФГК проектны һәм мәгълүматны фәнни аңлатуны алып барды. Барлык авторлар да кулъязманы карадылар.
Бу эш Creative Commons Attribution 4.0 International лицензиясе нигезендә лицензияләнгән. Бу мәкаләдәге рәсемнәр яки бүтән өченче як материаллар мәкаләнең Creative Commons лицензиясенә кертелгән, кредит линиясендә башкача күрсәтелмәгән булса; Әгәр дә Creative Commons лицензиясе нигезендә материал кертелмәгән булса, кулланучыларга материалны кабат чыгару өчен лицензия хуҗасыннан рөхсәт алырга кирәк. Бу лицензиянең күчермәсен карау өчен http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Янг, Ф., Хан, М. & Чанг, Ф. YBa2Cu3O6.96 керамикасын үткәрүдә фотоволтаик эффектның килеп чыгышы. Sci Rep 5, 11504 (2015). https://doi.org/10.1038/srep11504
Аңлатма биреп, сез безнең Шартларны һәм Иҗтимагый күрсәтмәләрне үтәргә риза. Әгәр сез берәр мыскыллаучы әйбер тапсагыз яки бу безнең шартларга туры килмәсә, зинһар, аны урынсыз дип игълан итегез.
Пост вакыты: 22-2020 апрель