nature.com-এ আসার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ। আপনি এমন একটি ব্রাউজার সংস্করণ ব্যবহার করছেন যেখানে CSS-এর সীমিত সমর্থন রয়েছে। সর্বোত্তম অভিজ্ঞতা পেতে, আমরা আপনাকে আরও হালনাগাদ একটি ব্রাউজার ব্যবহার করার পরামর্শ দিচ্ছি (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে কম্প্যাটিবিলিটি মোড বন্ধ করে দিন)। আপাতত, নিরবচ্ছিন্ন সমর্থন নিশ্চিত করার জন্য, আমরা স্টাইল এবং জাভাস্ক্রিপ্ট ছাড়াই সাইটটি প্রদর্শন করছি।
আমরা YBa2Cu3O6.96 (YBCO) সিরামিকে ৫০ থেকে ৩০০ কেলভিন তাপমাত্রার মধ্যে নীল-লেজার আলোকরশ্মি দ্বারা প্ররোচিত একটি উল্লেখযোগ্য আলোক-বৈদ্যুতিক প্রভাবের কথা জানাচ্ছি, যা সরাসরি YBCO-এর অতিপরিবাহিতা এবং YBCO-ধাতব ইলেকট্রোড সংযোগস্থলের সাথে সম্পর্কিত। যখন YBCO অতিপরিবাহী অবস্থা থেকে রোধক অবস্থায় রূপান্তরিত হয়, তখন মুক্ত বর্তনী ভোল্টেজ Voc এবং শর্ট বর্তনী প্রবাহ Isc-এর মেরুত্বের পরিবর্তন ঘটে। আমরা দেখিয়েছি যে অতিপরিবাহী-সাধারণ ধাতব সংযোগস্থলে একটি বৈদ্যুতিক বিভব বিদ্যমান, যা আলোক-প্ররোচিত ইলেকট্রন-হোল জোড়কে পৃথক করার বল প্রদান করে। যখন YBCO অতিপরিবাহী অবস্থায় থাকে, তখন এই সংযোগস্থলের বিভব YBCO থেকে ধাতব ইলেকট্রোডের দিকে প্রবাহিত হয় এবং যখন YBCO অ-অতিপরিবাহী হয়ে যায়, তখন এটি বিপরীত দিকে পরিবর্তিত হয়। যখন YBCO অতিপরিবাহী থাকে, তখন এই বিভবের উৎসকে সহজেই ধাতু-অতিপরিবাহী সংযোগস্থলের নৈকট্য প্রভাবের সাথে যুক্ত করা যেতে পারে এবং ৫০২ মিলিওয়াট/বর্গ সেন্টিমিটার লেজার তীব্রতায় ৫০ কেলভিন তাপমাত্রায় এর মান প্রায় ~১০–৮ মিলিভোল্ট বলে অনুমান করা হয়। স্বাভাবিক অবস্থায় থাকা পি-টাইপ উপাদান YBCO-এর সাথে এন-টাইপ উপাদান Ag-পেস্টের সংযোগে একটি কোয়াসি-পিএন জংশন গঠিত হয়, যা উচ্চ তাপমাত্রায় YBCO সিরামিকের ফটোভোল্টাইক আচরণের জন্য দায়ী। আমাদের এই আবিষ্কার ফোটন-ইলেকট্রনিক ডিভাইসের নতুন প্রয়োগের পথ খুলে দিতে পারে এবং সুপারকন্ডাক্টর-ধাতু সংযোগস্থলে প্রক্সিমিটি এফেক্টের উপর আরও আলোকপাত করতে পারে।
উচ্চ-তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টরগুলিতে আলোক-প্ররোচিত ভোল্টেজের কথা ১৯৯০-এর দশকের গোড়ার দিকে প্রথম জানা যায় এবং তখন থেকেই এটি নিয়ে ব্যাপকভাবে গবেষণা চলছে, তবুও এর প্রকৃতি এবং প্রক্রিয়া এখনও অমীমাংসিত রয়ে গেছে¹,²,³,⁴,⁵। বিশেষ করে, YBa₂Cu₃O₇-δ (YBCO) পাতলা ফিল্ম⁶,⁷,⁸ তার সামঞ্জস্যযোগ্য শক্তি ব্যবধানের কারণে ফটোভোল্টাইক (PV) কোষ হিসেবে নিবিড়ভাবে অধ্যয়ন করা হচ্ছে⁹,¹⁰,¹¹,¹²,¹³। তবে, সাবস্ট্রেটের উচ্চ রোধ সর্বদা ডিভাইসের রূপান্তর দক্ষতা কমিয়ে দেয় এবং YBCO-এর প্রাথমিক PV বৈশিষ্ট্যগুলিকে আড়াল করে⁸। এখানে আমরা YBa₂Cu₃O₆.⁹⁶ (YBCO) সিরামিকে ৫০ থেকে ৩০০ কেলভিনের (Tc ~ ৯০ কেলভিন) মধ্যে নীল-লেজার (λ = ৪৫০ nm) আলোকসজ্জার মাধ্যমে প্ররোচিত একটি উল্লেখযোগ্য ফটোভোল্টাইক প্রভাবের কথা জানাচ্ছি। আমরা দেখিয়েছি যে এই PV প্রভাবটি YBCO-এর সুপারকন্ডাক্টিভিটি এবং YBCO-ধাতব ইলেকট্রোড ইন্টারফেসের প্রকৃতির সাথে সরাসরি সম্পর্কিত। যখন YBCO অতিপরিবাহী দশা থেকে রোধক অবস্থায় রূপান্তরিত হয়, তখন মুক্ত বর্তনী ভোল্টেজ Voc এবং শর্ট বর্তনী প্রবাহ Isc-এর মেরুত্বের বিপরীতকরণ ঘটে। এটি প্রস্তাব করা হয়েছে যে অতিপরিবাহী-সাধারণ ধাতব সংযোগস্থলে একটি বৈদ্যুতিক বিভব বিদ্যমান থাকে, যা আলোক-প্ররোচিত ইলেকট্রন-হোল জোড়কে পৃথক করার বল প্রদান করে। যখন YBCO অতিপরিবাহী অবস্থায় থাকে, তখন এই সংযোগস্থলের বিভব YBCO থেকে ধাতব ইলেকট্রোডের দিকে অভিমুখী হয় এবং যখন নমুনাটি অ-অতিপরিবাহী হয়ে যায়, তখন এটি বিপরীত দিকে পরিবর্তিত হয়। এই বিভবের উৎস স্বাভাবিকভাবেই YBCO অতিপরিবাহী অবস্থায় ধাতব-অতিপরিবাহী সংযোগস্থলে প্রক্সিমিটি এফেক্ট¹⁴,¹⁵,¹⁶,¹⁷-এর সাথে সম্পর্কিত হতে পারে এবং ৫০ কেলভিন তাপমাত্রায় ৫০২ মিলিওয়াট/বর্গসেমি লেজার তীব্রতায় এর মান প্রায় ~১০⁻⁸ মিলিভোল্ট বলে অনুমান করা হয়। সাধারণ অবস্থায় থাকা একটি পি-টাইপ উপাদান YBCO-এর সাথে একটি এন-টাইপ উপাদান Ag-পেস্টের সংমিশ্রণ সম্ভবত একটি কোয়াসি-পিএন জংশন তৈরি করে, যা উচ্চ তাপমাত্রায় YBCO সিরামিকের পিভি আচরণের জন্য দায়ী। আমাদের পর্যবেক্ষণসমূহ উচ্চ-তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টিং YBCO সিরামিকে PV প্রভাবের উৎসের উপর আরও আলোকপাত করে এবং ফাস্ট প্যাসিভ লাইট ডিটেক্টর ইত্যাদির মতো অপটোইলেকট্রনিক ডিভাইসে এর প্রয়োগের পথ প্রশস্ত করে।
চিত্র ১ক–গ-তে ৫০ কেলভিন তাপমাত্রায় YBCO সিরামিক নমুনার IV বৈশিষ্ট্য দেখানো হয়েছে। আলোকরশ্মি ছাড়া, কারেন্ট পরিবর্তনের সাথে সাথে নমুনার দুই প্রান্তের ভোল্টেজ শূন্য থাকে, যা একটি অতিপরিবাহী পদার্থের ক্ষেত্রে প্রত্যাশিত। যখন ক্যাথোডের দিকে লেজার রশ্মি চালনা করা হয়, তখন সুস্পষ্ট ফোটোভোল্টাইক প্রভাব দেখা যায় (চিত্র ১ক): I-অক্ষের সমান্তরাল IV রেখাচিত্রটি লেজারের তীব্রতা বৃদ্ধির সাথে সাথে নিচের দিকে সরে যায়। এটি স্পষ্ট যে, কোনো কারেন্ট ছাড়াই একটি ঋণাত্মক আলোক-প্ররোচিত ভোল্টেজ বিদ্যমান (যাকে প্রায়শই ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ Voc বলা হয়)। IV রেখাচিত্রের শূন্য ঢাল নির্দেশ করে যে, লেজারের উপস্থিতিতেও নমুনাটি অতিপরিবাহী অবস্থায় থাকে।
(ক–গ) এবং ৩০০ কেলভিন (ঙ–ছ)। ভ্যাকুয়ামে −১০ মিলিঅ্যাম্পিয়ার থেকে +১০ মিলিঅ্যাম্পিয়ার পর্যন্ত কারেন্ট সুইপ করে V(I)-এর মান পাওয়া গেছে। স্বচ্ছতার স্বার্থে পরীক্ষামূলক তথ্যের কেবল একটি অংশ উপস্থাপন করা হয়েছে। ক, ক্যাথোডে লেজার স্পট রেখে পরিমাপ করা YBCO-এর কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য (i)। সমস্ত IV কার্ভ অনুভূমিক সরলরেখা, যা নির্দেশ করে যে লেজার বিকিরণের ফলেও নমুনাটি সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থায় আছে। লেজারের তীব্রতা বাড়ার সাথে সাথে কার্ভটি নিচের দিকে নেমে আসে, যা নির্দেশ করে যে শূন্য কারেন্টেও দুটি ভোল্টেজ লিডের মধ্যে একটি ঋণাত্মক বিভব (Voc) বিদ্যমান। ৫০ কেলভিন (খ) বা ৩০০ কেলভিন (চ) তাপমাত্রায় লেজার নমুনার কেন্দ্রে নির্দেশিত হলেও IV কার্ভগুলো অপরিবর্তিত থাকে। অ্যানোড আলোকিত হলে অনুভূমিক রেখাটি উপরের দিকে উঠে যায় (গ)। ৫০ কেলভিন তাপমাত্রায় একটি মেটাল-সুপারকন্ডাক্টর জাংশনের পরিকল্পিত মডেল ঘ-তে দেখানো হয়েছে। ক্যাথোড এবং অ্যানোডের দিকে লেজার রশ্মি নির্দেশ করে পরিমাপ করা ৩০০ কেলভিন তাপমাত্রায় স্বাভাবিক অবস্থার YBCO-এর কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য যথাক্রমে ঙ এবং ছ-তে দেওয়া হয়েছে। ৫০ কেলভিনের ফলাফলের বিপরীতে, সরলরেখাগুলির অশূন্য ঢাল নির্দেশ করে যে YBCO স্বাভাবিক অবস্থায় আছে; Voc-এর মান আলোর তীব্রতার সাথে বিপরীত দিকে পরিবর্তিত হয়, যা একটি ভিন্ন চার্জ পৃথকীকরণ প্রক্রিয়া নির্দেশ করে। ৩০০ কেলভিনে একটি সম্ভাব্য ইন্টারফেস কাঠামো hj-তে চিত্রিত করা হয়েছে। লিডসহ নমুনাটির আসল ছবি।
অতিপরিবাহী অবস্থায় থাকা অক্সিজেন-সমৃদ্ধ YBCO তার অত্যন্ত ক্ষুদ্র শক্তি ব্যবধানের (Eg) কারণে সূর্যালোকের প্রায় সম্পূর্ণ বর্ণালী শোষণ করতে পারে⁹,¹⁰, যার ফলে ইলেকট্রন-হোল জোড় (e–h) তৈরি হয়। ফোটন শোষণের মাধ্যমে একটি মুক্ত বর্তনী ভোল্টেজ (Voc) তৈরি করতে, পুনঃসংযোজন ঘটার আগে আলোক-উৎপন্ন eh জোড়গুলোকে স্থানিকভাবে পৃথক করা প্রয়োজন¹⁸। চিত্র 1i-তে যেমন দেখানো হয়েছে, ক্যাথোড এবং অ্যানোডের সাপেক্ষে ঋণাত্মক Voc ইঙ্গিত দেয় যে ধাতু-অতিপরিবাহী সংযোগস্থলে একটি বৈদ্যুতিক বিভব বিদ্যমান, যা ইলেকট্রনগুলোকে অ্যানোডের দিকে এবং হোলগুলোকে ক্যাথোডের দিকে চালিত করে। যদি তাই হয়, তবে অতিপরিবাহী থেকে অ্যানোডের ধাতব ইলেকট্রোডের দিকেও একটি বিভব থাকা উচিত। ফলস্বরূপ, অ্যানোডের নিকটবর্তী নমুনা এলাকা আলোকিত করা হলে একটি ধনাত্মক Voc পাওয়া যাবে। অধিকন্তু, লেজার স্পট যখন ইলেকট্রোড থেকে দূরবর্তী এলাকায় নির্দেশিত হয়, তখন কোনো আলোক-প্ররোচিত ভোল্টেজ থাকা উচিত নয়। চিত্র 1b,c! থেকে যেমনটা দেখা যায়, বিষয়টি নিশ্চিতভাবেই তাই।
যখন আলোকবিন্দুটি ক্যাথোড ইলেকট্রোড থেকে নমুনার কেন্দ্রে (ইন্টারফেসগুলো থেকে প্রায় ১.২৫ মিমি দূরে) সরে যায়, তখন লেজারের তীব্রতা সর্বোচ্চ মানে বৃদ্ধি করলেও IV কার্ভের কোনো পরিবর্তন বা Voc লক্ষ্য করা যায় না (চিত্র ১খ)। স্বাভাবিকভাবেই, এই ফলাফলকে আলোক-প্ররোচিত বাহকগুলোর সীমিত জীবনকাল এবং নমুনার মধ্যে পৃথকীকরণ বলের অভাবের জন্য দায়ী করা যেতে পারে। যখনই নমুনা আলোকিত হয়, তখনই ইলেকট্রন-হোল জোড় তৈরি হতে পারে, কিন্তু লেজারের আলোকবিন্দুটি যদি কোনো ইলেকট্রোড থেকে দূরে অবস্থিত স্থানে পড়ে, তবে বেশিরভাগ e–h জোড় বিলুপ্ত হয়ে যায় এবং কোনো ফটোভোল্টাইক প্রভাব দেখা যায় না। লেজারের আলোকবিন্দুটিকে অ্যানোড ইলেকট্রোডের দিকে নিয়ে গেলে, লেজারের তীব্রতা বৃদ্ধির সাথে সাথে I-অক্ষের সমান্তরাল IV কার্ভগুলো উপরের দিকে সরে যায় (চিত্র ১গ)। অ্যানোডের মেটাল-সুপারকন্ডাক্টর সংযোগস্থলে অনুরূপ একটি অন্তর্নির্মিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বিদ্যমান থাকে। তবে, এবার ধাতব ইলেকট্রোডটি পরীক্ষা ব্যবস্থার পজিটিভ লিডের সাথে সংযুক্ত থাকে। লেজার দ্বারা উৎপন্ন হোলগুলো অ্যানোড লিডের দিকে চালিত হয় এবং এর ফলে একটি পজিটিভ Voc লক্ষ্য করা যায়। এখানে উপস্থাপিত ফলাফলগুলো জোরালো প্রমাণ দেয় যে, সুপারকন্ডাক্টর থেকে ধাতব ইলেকট্রোডের দিকে অভিমুখী একটি ইন্টারফেস পটেনশিয়াল প্রকৃতপক্ষে বিদ্যমান।
৩০০ কেলভিন তাপমাত্রায় YBa2Cu3O6.96 সিরামিকে ফোটোভোল্টাইক প্রভাব চিত্র ১e–g-তে দেখানো হয়েছে। আলো ছাড়া, নমুনাটির IV কার্ভটি মূলবিন্দুকে ছেদকারী একটি সরলরেখা। ক্যাথোড লিডে লেজারের তীব্রতা বাড়ার সাথে সাথে এই সরলরেখাটি মূল রেখার সমান্তরালে উপরের দিকে সরে যায় (চিত্র ১e)। একটি ফোটোভোল্টাইক ডিভাইসের জন্য দুটি প্রান্তিক অবস্থা রয়েছে। শর্ট-সার্কিট অবস্থা ঘটে যখন V = 0। এই ক্ষেত্রের কারেন্টকে শর্ট সার্কিট কারেন্ট (Isc) বলা হয়। দ্বিতীয় প্রান্তিক অবস্থাটি হলো ওপেন-সার্কিট অবস্থা (Voc), যা ঘটে যখন R→∞ বা কারেন্ট শূন্য হয়। চিত্র ১e স্পষ্টভাবে দেখায় যে, Voc ধনাত্মক এবং আলোর তীব্রতা বাড়ার সাথে সাথে বৃদ্ধি পায়, যা ৫০ কেলভিন তাপমাত্রায় প্রাপ্ত ফলাফলের বিপরীত; অন্যদিকে, একটি ঋণাত্মক Isc-কে আলোর প্রভাবে মানে বৃদ্ধি পেতে দেখা যায়, যা সাধারণ সৌর কোষের একটি স্বাভাবিক আচরণ।
একইভাবে, যখন লেজার রশ্মি ইলেকট্রোড থেকে দূরে অবস্থিত অঞ্চলে নির্দেশিত করা হয়, তখন V(I) বক্ররেখাটি লেজারের তীব্রতা থেকে স্বাধীন থাকে এবং কোনো ফোটোভোল্টাইক প্রভাব দেখা যায় না (চিত্র 1f)। 50 K তাপমাত্রায় পরিমাপের মতোই, অ্যানোড ইলেকট্রোডে বিকিরণ করা হলে IV বক্ররেখাগুলো বিপরীত দিকে সরে যায় (চিত্র 1g)। 300 K তাপমাত্রায় নমুনার বিভিন্ন অবস্থানে লেজার বিকিরণ করে এই YBCO-Ag পেস্ট সিস্টেমের জন্য প্রাপ্ত এই সমস্ত ফলাফল 50 K তাপমাত্রায় পর্যবেক্ষণ করা ইন্টারফেস পটেনশিয়ালের বিপরীত একটি ইন্টারফেস পটেনশিয়ালের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
সুপারকন্ডাক্টিং YBCO-তে এর ট্রানজিশন তাপমাত্রা Tc-এর নিচে বেশিরভাগ ইলেকট্রন কুপার জোড় হিসেবে ঘনীভূত হয়। অন্যদিকে, ধাতব ইলেকট্রোডে সমস্ত ইলেকট্রন একক রূপে থাকে। ধাতু-সুপারকন্ডাক্টর ইন্টারফেসের কাছাকাছি একক ইলেকট্রন এবং কুপার জোড় উভয়ের জন্যই একটি বড় ঘনত্বের গ্রেডিয়েন্ট থাকে। ধাতব পদার্থের মেজরিটি-ক্যারিয়ার একক ইলেকট্রনগুলো সুপারকন্ডাক্টর অঞ্চলে ছড়িয়ে পড়ে, যেখানে YBCO অঞ্চলের মেজরিটি-ক্যারিয়ার কুপার জোড়গুলো ধাতব অঞ্চলে ছড়িয়ে পড়ে। যেহেতু একক ইলেকট্রনের চেয়ে বেশি চার্জ বহনকারী এবং অধিক গতিশীলতা সম্পন্ন কুপার জোড়গুলো YBCO থেকে ধাতব অঞ্চলে ছড়িয়ে পড়ে, তাই ধনাত্মক চার্জযুক্ত পরমাণুগুলো পিছনে থেকে যায়, যার ফলে স্পেস চার্জ অঞ্চলে একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি হয়। এই বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের দিকটি চিত্র ১ডি-তে দেখানো হয়েছে। স্পেস চার্জ অঞ্চলের কাছাকাছি আপতিত ফোটন আলো ফেললে eh জোড় তৈরি হতে পারে, যা পৃথক হয়ে বিপরীত-বায়াস দিকে একটি ফটোকারেন্ট তৈরি করে। ইলেকট্রনগুলো বিল্ট-ইন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র থেকে বেরিয়ে আসার সাথে সাথেই জোড় হিসেবে ঘনীভূত হয় এবং কোনো বাধা ছাড়াই অন্য ইলেকট্রোডে প্রবাহিত হয়। এই ক্ষেত্রে, Voc পূর্ব-নির্ধারিত পোলারিটির বিপরীত হয় এবং যখন লেজার রশ্মি নেগেটিভ ইলেকট্রোডের চারপাশের এলাকার দিকে নির্দেশ করে তখন একটি নেগেটিভ মান প্রদর্শন করে। Voc-এর মান থেকে, ইন্টারফেসের বিভব অনুমান করা যেতে পারে: দুটি ভোল্টেজ লিডের মধ্যে দূরত্ব d হল ~5 × 10−3 মিটার, ধাতু-সুপারকন্ডাক্টর ইন্টারফেসের পুরুত্ব, di, YBCO সুপারকন্ডাক্টরের কোহেরেন্স দৈর্ঘ্যের (~1 nm)19,20 মতো একই মাত্রার হওয়া উচিত, Voc = 0.03 mV মান নিলে, সমীকরণ ব্যবহার করে, 50 K তাপমাত্রায় 502 mW/cm2 লেজার তীব্রতায় ধাতু-সুপারকন্ডাক্টর ইন্টারফেসের বিভব Vms ~10−11 V হিসাবে মূল্যায়ন করা হয়।
আমরা এখানে জোর দিয়ে বলতে চাই যে, আলোক-প্ররোচিত ভোল্টেজকে আলোক-তাপীয় প্রভাব দ্বারা ব্যাখ্যা করা যায় না। পরীক্ষামূলকভাবে এটি প্রতিষ্ঠিত হয়েছে যে সুপারকন্ডাক্টর YBCO-এর সিব্যাক সহগ হলো Ss = ০.২১। তামার লিড তারের জন্য সিব্যাক সহগ SCu = ০.৩৪–১.১৫ μV/K³ পরিসরে থাকে। ৫০ কেলভিন তাপমাত্রায় সর্বোচ্চ লেজার তীব্রতা ব্যবহার করে লেজার স্পটে তামার তারের তাপমাত্রা ০.০৬ কেলভিন পর্যন্ত সামান্য বাড়ানো যায়। এর ফলে ৬.৯ × ১০⁻⁸ ভোল্টের একটি তাপবৈদ্যুতিক বিভব উৎপন্ন হতে পারে, যা চিত্র ১ (ক)-তে প্রাপ্ত Voc-এর চেয়ে তিন মাত্রা কম। এটা স্পষ্ট যে, পরীক্ষামূলক ফলাফল ব্যাখ্যা করার জন্য তাপবৈদ্যুতিক প্রভাব অত্যন্ত নগণ্য। বস্তুত, লেজার বিকিরণের কারণে তাপমাত্রার পরিবর্তন এক মিনিটেরও কম সময়ে অদৃশ্য হয়ে যায়, ফলে তাপীয় প্রভাবের অবদানকে নিরাপদে উপেক্ষা করা যায়।
কক্ষ তাপমাত্রায় YBCO-এর এই ফোটোভোল্টাইক প্রভাব থেকে বোঝা যায় যে এখানে একটি ভিন্ন চার্জ পৃথকীকরণ প্রক্রিয়া জড়িত। স্বাভাবিক অবস্থায় সুপারকন্ডাক্টিং YBCO হলো একটি p-টাইপ উপাদান যার চার্জ বাহক হলো হোল²²,²³, যেখানে ধাতব Ag-পেস্টের বৈশিষ্ট্য হলো একটি n-টাইপ উপাদান। pn জংশনের মতোই, সিলভার পেস্টে ইলেকট্রনের এবং YBCO সিরামিকে হোলের ব্যাপন ইন্টারফেসে YBCO সিরামিকের দিকে নির্দেশিত একটি অভ্যন্তরীণ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করবে (চিত্র 1h)। এই অভ্যন্তরীণ ক্ষেত্রটিই পৃথকীকরণ বল প্রদান করে এবং কক্ষ তাপমাত্রায় YBCO-Ag পেস্ট সিস্টেমের জন্য একটি ধনাত্মক Voc এবং ঋণাত্মক Isc-এর দিকে পরিচালিত করে, যেমনটি চিত্র 1e-তে দেখানো হয়েছে। বিকল্পভাবে, Ag-YBCO একটি p-টাইপ স্কটকি জংশন তৈরি করতে পারে যা উপরে উপস্থাপিত মডেলের মতো একই পোলারিটির একটি ইন্টারফেস পটেনশিয়ালের দিকেও পরিচালিত করে²⁴।
YBCO-এর সুপারকন্ডাক্টিং ট্রানজিশনের সময় ফটোভোল্টাইক বৈশিষ্ট্যগুলির বিশদ বিবর্তন প্রক্রিয়া তদন্ত করার জন্য, ক্যাথোড ইলেক্ট্রোডে নির্বাচিত লেজার তীব্রতা প্রয়োগ করে ৮০ কেলভিন তাপমাত্রায় নমুনাটির IV কার্ভ পরিমাপ করা হয়েছিল (চিত্র ২)। লেজার বিকিরণ ছাড়া, কারেন্ট নির্বিশেষে নমুনাটির ভোল্টেজ শূন্য থাকে, যা ৮০ কেলভিন তাপমাত্রায় নমুনাটির সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থা নির্দেশ করে (চিত্র ২ক)। ৫০ কেলভিন তাপমাত্রায় প্রাপ্ত ডেটার মতোই, I-অক্ষের সমান্তরাল IV কার্ভটি লেজারের তীব্রতা বৃদ্ধির সাথে সাথে নিচের দিকে নামতে থাকে যতক্ষণ না একটি সংকট মান Pc-তে পৌঁছায়। এই সংকট লেজার তীব্রতার (Pc) উপরে, সুপারকন্ডাক্টরটি একটি সুপারকন্ডাক্টিং পর্যায় থেকে একটি রোধক পর্যায়ে রূপান্তরিত হয়; সুপারকন্ডাক্টরে রোধের আবির্ভাবের কারণে কারেন্টের সাথে ভোল্টেজ বাড়তে শুরু করে। ফলস্বরূপ, IV কার্ভটি I-অক্ষ এবং V-অক্ষকে ছেদ করতে শুরু করে, যার ফলে প্রথমে একটি ঋণাত্মক Voc এবং একটি ধনাত্মক Isc পাওয়া যায়। এখন নমুনাটি একটি বিশেষ অবস্থায় রয়েছে বলে মনে হয় যেখানে Voc এবং Isc-এর পোলারিটি আলোর তীব্রতার প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল; আলোর তীব্রতা খুব সামান্য বাড়লে Isc ধনাত্মক থেকে ঋণাত্মক এবং Voc ঋণাত্মক থেকে ধনাত্মক মানে রূপান্তরিত হয় এবং মূলবিন্দু অতিক্রম করে (আলোকের প্রতি ফটোভোল্টাইক বৈশিষ্ট্য, বিশেষ করে Isc-এর মানের, উচ্চ সংবেদনশীলতা চিত্র 2b-তে আরও স্পষ্টভাবে দেখা যায়)। সর্বোচ্চ উপলব্ধ লেজার তীব্রতায়, IV বক্ররেখাগুলো একে অপরের সমান্তরাল হওয়ার প্রবণতা দেখায়, যা YBCO নমুনার স্বাভাবিক অবস্থা নির্দেশ করে।
লেজার স্পট কেন্দ্রটি ক্যাথোড ইলেকট্রোডগুলির চারপাশে অবস্থিত (চিত্র ১i দেখুন)। ক, বিভিন্ন লেজার তীব্রতায় বিকিরিত YBCO-এর IV কার্ভ। খ (উপরে), ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ Voc এবং শর্ট সার্কিট কারেন্ট Isc-এর উপর লেজার তীব্রতার নির্ভরতা। কম আলোর তীব্রতায় (< 110 mW/cm2) Isc-এর মান পাওয়া যায় না, কারণ নমুনাটি সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থায় থাকলে IV কার্ভগুলি I-অক্ষের সমান্তরাল হয়। খ (নীচে), লেজার তীব্রতার ফাংশন হিসাবে ডিফারেনশিয়াল রেজিস্ট্যান্স।
৮০ কেলভিন তাপমাত্রায় Voc এবং Isc-এর লেজার তীব্রতা নির্ভরতা চিত্র ২খ (উপরের অংশ)-তে দেখানো হয়েছে। আলোক তীব্রতার তিনটি অঞ্চলে ফোটোভোল্টাইক বৈশিষ্ট্যগুলো আলোচনা করা যেতে পারে। প্রথম অঞ্চলটি হলো ০ এবং Pc-এর মধ্যবর্তী অঞ্চল, যেখানে YBCO অতিপরিবাহী, Voc ঋণাত্মক এবং আলোক তীব্রতার সাথে হ্রাস পায় (পরম মান বৃদ্ধি পায়) এবং Pc-তে সর্বনিম্ন মানে পৌঁছায়। দ্বিতীয় অঞ্চলটি হলো Pc থেকে আরেকটি সংকট তীব্রতা P0 পর্যন্ত, যেখানে আলোক তীব্রতা বৃদ্ধির সাথে সাথে Voc বৃদ্ধি পায় এবং Isc হ্রাস পায়, এবং উভয়ই P0-তে শূন্যে পৌঁছায়। তৃতীয় অঞ্চলটি হলো P0-এর উপরের অংশ থেকে YBCO-এর স্বাভাবিক অবস্থায় পৌঁছানো পর্যন্ত। যদিও Voc এবং Isc উভয়ই দ্বিতীয় অঞ্চলের মতোই আলোক তীব্রতার সাথে পরিবর্তিত হয়, সংকট তীব্রতা P0-এর উপরে তাদের মেরুত্ব বিপরীত হয়। P0-এর তাৎপর্য হলো এই নির্দিষ্ট বিন্দুতে কোনো ফোটোভোল্টাইক প্রভাব থাকে না এবং আধান পৃথকীকরণ প্রক্রিয়া গুণগতভাবে পরিবর্তিত হয়। আলোক তীব্রতার এই পরিসরে YBCO নমুনাটি অ-অতিপরিবাহী হয়ে যায়, কিন্তু তখনও স্বাভাবিক অবস্থায় পৌঁছায়নি।
স্পষ্টতই, সিস্টেমের ফটোভোল্টাইক বৈশিষ্ট্যগুলো YBCO-এর সুপারকন্ডাক্টিভিটি এবং এর সুপারকন্ডাক্টিং ট্রানজিশনের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। YBCO-এর ডিফারেনশিয়াল রেজিস্ট্যান্স, dV/dI, লেজার ইনটেনসিটির ফাংশন হিসেবে চিত্র 2b (নীচে)-তে দেখানো হয়েছে। পূর্বে যেমন উল্লেখ করা হয়েছে, কুপার পেয়ার ডিফিউশনের কারণে ইন্টারফেসে তৈরি হওয়া বৈদ্যুতিক পটেনশিয়াল সুপারকন্ডাক্টর থেকে মেটালের দিকে নির্দেশ করে। 50 K-তে যা পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল তার অনুরূপ, 0 থেকে Pc পর্যন্ত লেজার ইনটেনসিটি বৃদ্ধির সাথে সাথে ফটোভোল্টাইক প্রভাব বৃদ্ধি পায়। যখন লেজার ইনটেনসিটি Pc-এর সামান্য উপরে একটি মানে পৌঁছায়, তখন IV কার্ভটি কাত হতে শুরু করে এবং নমুনার রেজিস্ট্যান্স দেখা যেতে শুরু করে, কিন্তু ইন্টারফেস পটেনশিয়ালের পোলারিটি তখনও পরিবর্তিত হয় না। সুপারকন্ডাক্টিভিটির উপর অপটিক্যাল এক্সাইটেশনের প্রভাব দৃশ্যমান বা নিয়ার-ইনফ্রারেড অঞ্চলে অনুসন্ধান করা হয়েছে। যদিও মূল প্রক্রিয়াটি হলো কুপার পেয়ার ভেঙে ফেলা এবং সুপারকন্ডাক্টিভিটি ধ্বংস করা25,26, কিছু ক্ষেত্রে সুপারকন্ডাক্টিভিটি ট্রানজিশন বৃদ্ধি পেতে পারে27,28,29, এমনকি সুপারকন্ডাক্টিভিটির নতুন পর্যায়ও প্ররোচিত হতে পারে30। Pc-তে অতিপরিবাহিতার অনুপস্থিতির কারণ হিসেবে আলোক-প্ররোচিত জোড় ভাঙনকে (photo-induced pair breaking) দায়ী করা যেতে পারে। P0 বিন্দুতে, ইন্টারফেসের দুই প্রান্তের বিভব শূন্য হয়ে যায়, যা নির্দেশ করে যে এই নির্দিষ্ট তীব্রতার আলোকরশ্মির অধীনে ইন্টারফেসের উভয় পাশের আধান ঘনত্ব একই স্তরে পৌঁছায়। লেজারের তীব্রতা আরও বাড়ালে আরও বেশি কুপার জোড় ধ্বংস হয় এবং YBCO ধীরে ধীরে আবার একটি p-টাইপ পদার্থে রূপান্তরিত হয়। ইলেকট্রন এবং কুপার জোড়ের ব্যাপনের পরিবর্তে, ইন্টারফেসের বৈশিষ্ট্য এখন ইলেকট্রন এবং হোলের ব্যাপন দ্বারা নির্ধারিত হয়, যা ইন্টারফেসে তড়িৎ ক্ষেত্রের মেরুত্বের বিপরীতকরণ ঘটায় এবং ফলস্বরূপ একটি ধনাত্মক Voc সৃষ্টি করে (চিত্র 1d,h তুলনা করুন)। খুব উচ্চ লেজার তীব্রতায়, YBCO-এর ডিফারেনশিয়াল রোধ স্বাভাবিক অবস্থার অনুরূপ একটি মানে স্থির হয়ে যায় এবং Voc ও Isc উভয়ই লেজার তীব্রতার সাথে রৈখিকভাবে পরিবর্তিত হতে থাকে (চিত্র 2b)। এই পর্যবেক্ষণ থেকে বোঝা যায় যে স্বাভাবিক অবস্থার YBCO-এর উপর লেজার বিকিরণ এর রোধাঙ্ক এবং অতিপরিবাহী-ধাতু ইন্টারফেসের বৈশিষ্ট্য আর পরিবর্তন করবে না, বরং কেবল ইলেকট্রন-হোল জোড়ের ঘনত্ব বৃদ্ধি করবে।
ফোটোভোল্টাইক বৈশিষ্ট্যের উপর তাপমাত্রার প্রভাব অনুসন্ধান করার জন্য, ধাতু-সুপারকন্ডাক্টর সিস্টেমটিকে ক্যাথোডে ৫০২ মিলিওয়াট/বর্গসেমি তীব্রতার নীল লেজার দিয়ে বিকিরণ করা হয়েছিল। ৫০ থেকে ৩০০ কেলভিনের মধ্যে নির্বাচিত তাপমাত্রায় প্রাপ্ত IV কার্ভগুলো চিত্র ৩ক-তে দেওয়া হয়েছে। এরপর এই IV কার্ভগুলো থেকে ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ Voc, শর্ট সার্কিট কারেন্ট Isc এবং ডিফারেনশিয়াল রেজিস্ট্যান্স নির্ণয় করা যায় এবং সেগুলো চিত্র ৩খ-তে দেখানো হয়েছে। আলোকরশ্মি ছাড়া, বিভিন্ন তাপমাত্রায় পরিমাপ করা সমস্ত IV কার্ভ প্রত্যাশা অনুযায়ী মূলবিন্দু অতিক্রম করে (চিত্র ৩ক-এর ইনসেট)। যখন সিস্টেমটিকে একটি অপেক্ষাকৃত শক্তিশালী লেজার রশ্মি (৫০২ মিলিওয়াট/বর্গসেমি) দ্বারা আলোকিত করা হয়, তখন তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে IV বৈশিষ্ট্যগুলো ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়। নিম্ন তাপমাত্রায় IV কার্ভগুলো I-অক্ষের সমান্তরাল সরলরেখা হয় এবং এদের Voc-এর মান ঋণাত্মক থাকে। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে এই কার্ভটি উপরের দিকে সরে যায় এবং একটি সংকট তাপমাত্রা Tcp-তে ধীরে ধীরে একটি অশূন্য ঢালযুক্ত সরলরেখায় পরিণত হয় (চিত্র ৩ক (উপরের অংশ))। মনে হয় যেন সমস্ত IV বৈশিষ্ট্য কার্ভগুলো তৃতীয় কোয়াড্রেন্টের একটি বিন্দুকে কেন্দ্র করে আবর্তিত হচ্ছে। Voc একটি ঋণাত্মক মান থেকে একটি ধনাত্মক মানে বৃদ্ধি পায়, অন্যদিকে Isc একটি ধনাত্মক মান থেকে একটি ঋণাত্মক মানে হ্রাস পায়। YBCO-এর মূল সুপারকন্ডাক্টিং ট্রানজিশন তাপমাত্রা Tc-এর উপরে, IV কার্ভটি তাপমাত্রার সাথে বেশ ভিন্নভাবে পরিবর্তিত হয় (চিত্র 3a-এর নীচে)। প্রথমত, IV কার্ভের ঘূর্ণন কেন্দ্র প্রথম কোয়াড্রেন্টে চলে যায়। দ্বিতীয়ত, তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে Voc হ্রাস পেতে থাকে এবং Isc বৃদ্ধি পেতে থাকে (চিত্র 3b-এর উপরে)। তৃতীয়ত, IV কার্ভের ঢাল তাপমাত্রার সাথে রৈখিকভাবে বৃদ্ধি পায়, যার ফলে YBCO-এর জন্য রোধের একটি ধনাত্মক তাপমাত্রা সহগ পাওয়া যায় (চিত্র 3b-এর নীচে)।
৫০২ মিলিওয়াট/বর্গসেমি লেজার আলোকসজ্জার অধীনে YBCO-Ag পেস্ট সিস্টেমের আলোক-বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যের তাপমাত্রা নির্ভরতা।
লেজার স্পট কেন্দ্রটি ক্যাথোড ইলেকট্রোডগুলির চারপাশে অবস্থিত (চিত্র ১i দেখুন)। ক, যথাক্রমে ৫ কেলভিন এবং ২০ কেলভিন তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে ৫০ থেকে ৯০ কেলভিন (উপরে) এবং ১০০ থেকে ৩০০ কেলভিন (নীচে) পর্যন্ত প্রাপ্ত IV বক্ররেখা। ক-এর ইনসেটে অন্ধকারে বিভিন্ন তাপমাত্রায় IV বৈশিষ্ট্য দেখানো হয়েছে। সমস্ত বক্ররেখা মূলবিন্দুকে ছেদ করে। খ, তাপমাত্রার ফাংশন হিসাবে YBCO-এর ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ Voc এবং শর্ট সার্কিট কারেন্ট Isc (উপরে) এবং ডিফারেনশিয়াল রেজিস্ট্যান্স, dV/dI (নীচে)। শূন্য রেজিস্ট্যান্স সুপারকন্ডাক্টিং ট্রানজিশন তাপমাত্রা Tcp দেওয়া হয়নি কারণ এটি Tc0-এর খুব কাছাকাছি।
চিত্র 3b থেকে তিনটি সংকট তাপমাত্রা চিহ্নিত করা যায়: Tcp, যার উপরে YBCO অ-অতিপরিবাহী হয়ে যায়; Tc0, যেখানে Voc এবং Isc উভয়ই শূন্য হয়ে যায় এবং Tc, যা লেজার বিকিরণ ছাড়া YBCO-এর মূল সূচনা অতিপরিবাহী রূপান্তর তাপমাত্রা। Tcp ~ 55 K-এর নিচে, লেজার বিকিরিত YBCO তুলনামূলকভাবে উচ্চ কুপার জোড়ের ঘনত্ব সহ অতিপরিবাহী অবস্থায় থাকে। লেজার বিকিরণের প্রভাব হলো ফোটোভোল্টাইক ভোল্টেজ এবং কারেন্ট উৎপাদনের পাশাপাশি কুপার জোড়ের ঘনত্ব কমিয়ে শূন্য রোধের অতিপরিবাহী রূপান্তর তাপমাত্রা 89 K থেকে ~55 K-তে (চিত্র 3b-এর নীচে) নামিয়ে আনা। তাপমাত্রা বৃদ্ধি কুপার জোড়গুলোকেও ভেঙে দেয়, যার ফলে ইন্টারফেসে বিভব কমে যায়। ফলস্বরূপ, একই তীব্রতার লেজার বিকিরণ প্রয়োগ করা হলেও Voc-এর পরম মান ছোট হয়ে যাবে। তাপমাত্রা আরও বাড়ার সাথে সাথে ইন্টারফেস বিভব ক্রমশ ছোট হতে থাকবে এবং Tc0-তে শূন্যে পৌঁছাবে। এই বিশেষ বিন্দুতে কোনো ফোটোভোল্টাইক প্রভাব নেই কারণ আলোক-প্ররোচিত ইলেকট্রন-হোল জোড়গুলোকে পৃথক করার জন্য কোনো অভ্যন্তরীণ ক্ষেত্র নেই। এই সংকট তাপমাত্রার উপরে বিভবের মেরুত্বের পরিবর্তন ঘটে, কারণ Ag পেস্টের মধ্যে মুক্ত আধানের ঘনত্ব YBCO-এর চেয়ে বেশি থাকে, যা ধীরে ধীরে একটি p-টাইপ পদার্থে রূপান্তরিত হয়। এখানে আমরা জোর দিয়ে বলতে চাই যে, শূন্য রোধের অতিপরিবাহী রূপান্তরের ঠিক পরেই Voc এবং Isc-এর মেরুত্বের পরিবর্তন ঘটে, রূপান্তরের কারণ যাই হোক না কেন। এই পর্যবেক্ষণটি প্রথমবারের মতো ধাতু-অতিপরিবাহী আন্তঃপৃষ্ঠ বিভবের সাথে সম্পর্কিত অতিপরিবাহিতা এবং ফোটোভোল্টাইক প্রভাবের মধ্যকার সম্পর্ককে স্পষ্টভাবে প্রকাশ করে। অতিপরিবাহী-সাধারণ ধাতু আন্তঃপৃষ্ঠের এই বিভবের প্রকৃতি গত কয়েক দশক ধরে গবেষণার কেন্দ্রবিন্দুতে থাকলেও, এখনও অনেক প্রশ্নের উত্তর মেলেনি। ফোটোভোল্টাইক প্রভাব পরিমাপ করা এই গুরুত্বপূর্ণ বিভবের বিশদ বিবরণ (যেমন এর শক্তি এবং মেরুত্ব ইত্যাদি) অন্বেষণের জন্য একটি কার্যকর পদ্ধতি হিসেবে প্রমাণিত হতে পারে এবং এর ফলে উচ্চ তাপমাত্রার অতিপরিবাহী নৈকট্য প্রভাবের উপর আলোকপাত করতে পারে।
Tc0 থেকে Tc পর্যন্ত তাপমাত্রার আরও বৃদ্ধি কুপার জোড়ের ঘনত্ব হ্রাস করে এবং ইন্টারফেস বিভব বৃদ্ধি করে, যার ফলে Voc বৃদ্ধি পায়। Tc-তে কুপার জোড়ের ঘনত্ব শূন্য হয়ে যায় এবং ইন্টারফেসে বিল্ড-ইন বিভব সর্বোচ্চ মানে পৌঁছায়, যার ফলে Voc সর্বোচ্চ এবং Isc সর্বনিম্ন হয়। এই তাপমাত্রা পরিসরে Voc এবং Isc (পরম মান)-এর দ্রুত বৃদ্ধি সুপারকন্ডাক্টিং ট্রানজিশনের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ, যা 502 mW/cm2 তীব্রতার লেজার বিকিরণের মাধ্যমে ΔT ~ 3 K থেকে ~34 K পর্যন্ত বিস্তৃত হয় (চিত্র 3b)। Tc-এর উপরের স্বাভাবিক অবস্থাগুলিতে, ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ Voc তাপমাত্রার সাথে হ্রাস পায় (চিত্র 3b-এর উপরে), যা pn জংশনের উপর ভিত্তি করে তৈরি সাধারণ সৌর কোষের Voc-এর রৈখিক আচরণের অনুরূপ³¹,³²,³³। যদিও তাপমাত্রার সাথে Voc-এর পরিবর্তনের হার (−dVoc/dT), যা লেজারের তীব্রতার উপর প্রবলভাবে নির্ভরশীল, সাধারণ সোলার সেলের তুলনায় অনেক কম, তবুও YBCO-Ag জংশনের জন্য Voc-এর তাপমাত্রা সহগ সোলার সেলের মতোই একই মাত্রার। একটি সাধারণ সোলার সেল ডিভাইসের pn জংশনের লিকেজ কারেন্ট তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে বাড়ে, যার ফলে তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে Voc হ্রাস পায়। এই Ag-সুপারকন্ডাক্টর সিস্টেমে পরিলক্ষিত রৈখিক IV কার্ভগুলো, প্রথমত অত্যন্ত ক্ষুদ্র ইন্টারফেস পটেনশিয়াল এবং দ্বিতীয়ত দুটি হেটেরোজংশনের ব্যাক-টু-ব্যাক সংযোগের কারণে, লিকেজ কারেন্ট নির্ণয় করা কঠিন করে তোলে। তা সত্ত্বেও, এটা খুবই সম্ভাব্য বলে মনে হয় যে লিকেজ কারেন্টের এই একই তাপমাত্রা নির্ভরতাই আমাদের পরীক্ষায় পরিলক্ষিত Voc-এর আচরণের জন্য দায়ী। সংজ্ঞা অনুসারে, Isc হলো সেই কারেন্ট যা Voc-কে ক্ষতিপূরণ করে একটি ঋণাত্মক ভোল্টেজ তৈরি করার জন্য প্রয়োজন হয়, যাতে মোট ভোল্টেজ শূন্য হয়। তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে Voc ছোট হয়ে যায়, ফলে ঋণাত্মক ভোল্টেজ তৈরি করতে কম কারেন্টের প্রয়োজন হয়। তাছাড়া, Tc-এর উপরে YBCO-এর রোধ তাপমাত্রার সাথে রৈখিকভাবে বৃদ্ধি পায় (চিত্র 3b-এর নিচের অংশ), যা উচ্চ তাপমাত্রায় Isc-এর ক্ষুদ্রতর পরম মানের ক্ষেত্রেও অবদান রাখে।
লক্ষ্য করুন যে চিত্র ২ ও ৩-এ প্রদত্ত ফলাফলগুলো ক্যাথোড ইলেকট্রোডের চারপাশের অঞ্চলে লেজার রশ্মি প্রয়োগ করে পাওয়া গেছে। অ্যানোডে লেজার স্পট স্থাপন করেও পরিমাপগুলোর পুনরাবৃত্তি করা হয়েছে এবং একই ধরনের IV বৈশিষ্ট্য ও ফোটোভোল্টাইক ধর্মাবলি পরিলক্ষিত হয়েছে, শুধু এক্ষেত্রে Voc এবং Isc-এর পোলারিটি বিপরীত হয়েছে। এই সমস্ত তথ্য ফোটোভোল্টাইক প্রভাবের একটি কার্যপ্রণালীর দিকে নির্দেশ করে, যা সুপারকন্ডাক্টর-ধাতু ইন্টারফেসের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত।
সারসংক্ষেপে, লেজার বিকিরিত সুপারকন্ডাক্টিং YBCO-Ag পেস্ট সিস্টেমের IV বৈশিষ্ট্যগুলো তাপমাত্রা এবং লেজার তীব্রতার ফাংশন হিসেবে পরিমাপ করা হয়েছে। ৫০ থেকে ৩০০ কেলভিন তাপমাত্রা পরিসরে একটি উল্লেখযোগ্য ফটোভোল্টাইক প্রভাব পরিলক্ষিত হয়েছে। দেখা গেছে যে, ফটোভোল্টাইক বৈশিষ্ট্যগুলো YBCO সিরামিকের সুপারকন্ডাক্টিভিটির সাথে দৃঢ়ভাবে সম্পর্কযুক্ত। আলোক-প্ররোচিত সুপারকন্ডাক্টিং থেকে নন-সুপারকন্ডাক্টিং রূপান্তরের ঠিক পরেই Voc এবং Isc-এর পোলারিটি বিপরীতকরণ ঘটে। একটি নির্দিষ্ট লেজার তীব্রতায় পরিমাপ করা Voc এবং Isc-এর তাপমাত্রা নির্ভরতা একটি সংকট তাপমাত্রায় সুস্পষ্ট পোলারিটি বিপরীতকরণ দেখায়, যার উপরে নমুনাটি রোধক হয়ে যায়। নমুনার বিভিন্ন অংশে লেজার স্পট স্থাপন করে আমরা দেখিয়েছি যে, ইন্টারফেস জুড়ে একটি বৈদ্যুতিক বিভব বিদ্যমান, যা আলোক-প্ররোচিত ইলেকট্রন-হোল জোড়গুলোর জন্য পৃথকীকরণ বল প্রদান করে। যখন YBCO সুপারকন্ডাক্টিং থাকে, তখন এই ইন্টারফেস বিভব YBCO থেকে ধাতব ইলেকট্রোডের দিকে নির্দেশিত হয় এবং যখন নমুনাটি নন-সুপারকন্ডাক্টিং হয়ে যায়, তখন এটি বিপরীত দিকে পরিবর্তিত হয়। এই বিভবের উৎস স্বাভাবিকভাবেই ধাতু-সুপারকন্ডাক্টর সংযোগস্থলে প্রক্সিমিটি এফেক্টের সাথে সম্পর্কিত হতে পারে, যখন YBCO সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থায় থাকে। ৫০ কেলভিন তাপমাত্রায় এবং ৫০২ মিলিওয়াট/বর্গ সেন্টিমিটার লেজার তীব্রতায় এর মান আনুমানিক ~১০⁻⁸ মিলিভোল্ট। স্বাভাবিক অবস্থায় থাকা একটি পি-টাইপ উপাদান YBCO-এর সাথে একটি এন-টাইপ উপাদান Ag-পেস্টের সংযোগ একটি কোয়াসি-পিএন জংশন তৈরি করে, যা উচ্চ তাপমাত্রায় YBCO সিরামিকের ফটোভোল্টাইক আচরণের জন্য দায়ী। উপরোক্ত পর্যবেক্ষণগুলো উচ্চ তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টিং YBCO সিরামিকের ফটোভোল্টাইক এফেক্টের উপর আলোকপাত করে এবং অপটোইলেকট্রনিক ডিভাইস, যেমন ফাস্ট প্যাসিভ লাইট ডিটেক্টর ও সিঙ্গেল ফোটন ডিটেক্টরে নতুন প্রয়োগের পথ প্রশস্ত করে।
ফোটোভোল্টাইক প্রভাবের পরীক্ষাগুলো ০.৫২ মিমি পুরু এবং ৮.৬৪ × ২.২৬ মিমি² আয়তাকার আকৃতির একটি YBCO সিরামিক নমুনার উপর করা হয়েছিল এবং এটিকে ১.২৫ মিমি ব্যাসার্ধের লেজার স্পট আকারের একটি কন্টিনিউয়াস ওয়েভ ব্লু-লেজার (λ = ৪৫০ nm) দ্বারা আলোকিত করা হয়েছিল। পাতলা ফিল্ম নমুনার পরিবর্তে বাল্ক নমুনা ব্যবহার করলে আমরা সাবস্ট্রেটের জটিল প্রভাব মোকাবেলা না করেই সুপারকন্ডাক্টরের ফোটোভোল্টাইক বৈশিষ্ট্যগুলো অধ্যয়ন করতে পারি⁶,⁷। অধিকন্তু, বাল্ক উপাদানটি তার সহজ প্রস্তুতি পদ্ধতি এবং তুলনামূলকভাবে কম খরচের জন্য সহায়ক হতে পারে। তামার লিড তারগুলো সিলভার পেস্ট দিয়ে YBCO নমুনার উপর সংযুক্ত করে প্রায় ১ মিমি ব্যাসের চারটি বৃত্তাকার ইলেকট্রোড তৈরি করা হয়। দুটি ভোল্টেজ ইলেকট্রোডের মধ্যে দূরত্ব প্রায় ৫ মিমি। কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল উইন্ডোসহ ভাইব্রেশন স্যাম্পল ম্যাগনেটোমিটার (ভার্সাল্যাব, কোয়ান্টাম ডিজাইন) ব্যবহার করে নমুনাটির IV বৈশিষ্ট্য পরিমাপ করা হয়েছিল। IV কার্ভগুলো পাওয়ার জন্য স্ট্যান্ডার্ড ফোর-ওয়্যার পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়েছিল। ইলেকট্রোড এবং লেজার স্পটের আপেক্ষিক অবস্থান চিত্র ১i-তে দেখানো হয়েছে।
এই প্রবন্ধটি কীভাবে উদ্ধৃত করবেন: ইয়াং, এফ. প্রমুখ। অতিপরিবাহী YBa2Cu3O6.96 সিরামিকে ফটোভোল্টাইক প্রভাবের উৎস। সায়েন্স রিপোর্ট ৫, ১১৫০৪; ডিওআই: ১০.১০৩৮/srep11504 (২০১৫)।
চ্যাং, সিএল, ক্লেইনহ্যামেস, এ., মাউলটন, ডব্লিউজি এবং টেস্টার্ডি, এলআর "YBa2Cu3O7-এ প্রতিসাম্য-নিষিদ্ধ লেজার-প্ররোচিত ভোল্টেজ"। ফিজ. রেভ. বি ৪১, ১১৫৬৪–১১৫৬৭ (১৯৯০)।
কোয়াক, এইচএস, ঝেং, জেপি এবং ডং, এসওয়াই "Y-Ba-Cu-O"-তে অস্বাভাবিক ফটোভোল্টাইক সংকেতের উৎস"। ফিজ. রেভ. বি ৪৩, ৬২৭০–৬২৭২ (১৯৯১)।
ওয়াং, এলপি, লিন, জেএল, ফেং, কিউআর এবং ওয়াং, জিডব্লিউ। অতিপরিবাহী Bi-Sr-Ca-Cu-O-এর লেজার-প্ররোচিত ভোল্টেজের পরিমাপ। ফিজ. রেভ. বি ৪৬, ৫৭৭৩–৫৭৭৬ (১৯৯২)।
টেট, কে. এল., প্রমুখ। YBa2Cu3O7-x এর কক্ষ-তাপমাত্রার ফিল্মে ক্ষণস্থায়ী লেজার-প্ররোচিত ভোল্টেজ। জে. অ্যাপ্লাইড ফিজিক্স ৬৭, ৪৩৭৫–৪৩৭৬ (১৯৯০)।
কোয়াক, এইচএস এবং ঝেং, জেপি YBa2Cu3O7-এ অস্বাভাবিক ফটোভোল্টাইক প্রতিক্রিয়া। ফিজ. রেভ. বি ৪৬, ৩৬৯২–৩৬৯৫ (১৯৯২)।
মুরাওকা, ওয়াই., মুরামাতসু, টি., ইয়ামাউরা, জে. এবং হিরোই, জেড.। একটি অক্সাইড হেটেরোস্ট্রাকচারে YBa2Cu3O7−x-এ আলোক-উৎপাদিত হোল ক্যারিয়ার ইনজেকশন। অ্যাপ্লায়েড ফিজিক্স লেটার্স ৮৫, ২৯৫০–২৯৫২ (২০০৪)।
আসাকুরা, ডি. প্রমুখ। আলোকসজ্জার অধীনে YBa2Cu3Oy পাতলা ফিল্মের ফটোএমিশন অধ্যয়ন। ফিজ. রেভ. লেট. 93, 247006 (2004)।
ইয়াং, এফ. প্রমুখ। বিভিন্ন অক্সিজেন আংশিক চাপে তাপ-প্রক্রিয়াজাত YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb হেটেরোজংশনের আলোক-বৈদ্যুতিক প্রভাব। মেটের. লেট. 130, 51–53 (2014)।
আমিনভ, বিএ প্রমুখ। Yb(Y)Ba2Cu3O7-x একক স্ফটিকে দ্বি-ফাঁক কাঠামো। জে. সুপারকন্ড. ৭, ৩৬১–৩৬৫ (১৯৯৪)।
কাবানভ, ভিভি, ডেমসার, জে., পোডোবনিক, বি. এবং মিহাইলোভিচ, ডি.। বিভিন্ন গ্যাপ কাঠামোযুক্ত সুপারকন্ডাক্টরসমূহে কোয়াসিপার্টিকেল রিলাক্সেশন ডায়নামিক্স: YBa2Cu3O7-δ এর উপর তত্ত্ব এবং পরীক্ষা। ফিজ. রেভ. বি ৫৯, ১৪৯৭–১৫০৬ (১৯৯৯)।
সান, জেআর, শিয়ং, সিএম, ঝাং, ওয়াইজেড এবং শেন, বিজি "YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb হেটেরোজংশনের রেকটিফাইং বৈশিষ্ট্য।" অ্যাপ্লায়েড ফিজিক্স লেটার্স ৮৭, ২২২৫০১ (২০০৫)।
কামারাস, কে., পোর্টার, সিডি, ডস, এমজি, হের, এসএল এবং ট্যানার, ডিবি "YBa2Cu3O7-δ-তে এক্সিটোনিক শোষণ এবং অতিপরিবাহিতা"। ফিজ. রেভ. লেট. ৫৯, ৯১৯–৯২২ (১৯৮৭)।
ইউ, জি., হীগার, এজে এবং স্টাকি, জি.। YBa2Cu3O6.3-এর অর্ধপরিবাহী একক স্ফটিকে ক্ষণস্থায়ী আলোক-প্ররোচিত পরিবাহিতা: আলোক-প্ররোচিত ধাতব অবস্থা এবং আলোক-প্ররোচিত অতিপরিবাহিতার অনুসন্ধান। সলিড স্টেট কমিউনিকেশনস ৭২, ৩৪৫–৩৪৯ (১৯৮৯)।
ম্যাকমিলান, ডব্লিউ. এল. সুপারকন্ডাক্টিং প্রক্সিমিটি এফেক্টের টানেলিং মডেল। ফিজ. রেভ. ১৭৫, ৫৩৭–৫৪২ (১৯৬৮)।
গুরন, এস. প্রমুখ। মেসোস্কোপিক দৈর্ঘ্যের স্কেলে পরীক্ষিত সুপারকন্ডাক্টিং প্রক্সিমিটি এফেক্ট। ফিজ. রেভ. লেট. ৭৭, ৩০২৫–৩০২৮ (১৯৯৬)।
আনুনজিয়াতা, জি. এবং মানস্কে, ডি.। অ-কেন্দ্রীয় প্রতিসম অতিপরিবাহীতে নৈকট্য প্রভাব। ফিজ. রেভ. বি ৮৬, ১৭৫১৪ (২০১২)।
কু, এফএম প্রমুখ। Pb-Bi2Te3 সংকর কাঠামোতে শক্তিশালী অতিপরিবাহী নৈকট্য প্রভাব। বৈজ্ঞানিক প্রতিবেদন ২, ৩৩৯ (২০১২)।
চ্যাপিন, ডিএম, ফুলার, সিএস এবং পিয়ারসন, জিএল। সৌর বিকিরণকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরের জন্য একটি নতুন সিলিকন পিএন জংশন ফটোসেল। জে. অ্যাপ. ফিজ. ২৫, ৬৭৬–৬৭৭ (১৯৫৪)।
টমিমোতো, কে. (১৯৯৯)। Zn- বা Ni-ডোপড YBa2Cu3O6.9 একক স্ফটিকে অতিপরিবাহী সুসংগতি দৈর্ঘ্যের উপর অশুদ্ধির প্রভাব। ফিজ. রেভ. বি ৬০, ১১৪–১১৭।
Ando, Y. & Segawa, K. বিস্তৃত ডোপিং পরিসরে অযুগ্ম YBa2Cu3Oy একক স্ফটিকের চৌম্বকীয় রোধ: সুসংগতি দৈর্ঘ্যের অস্বাভাবিক হোল-ডোপিং নির্ভরতা। Phys. Rev. Lett. 88, 167005 (2002)।
ওবার্তেলি, এসডি এবং কুপার, জেআর। উচ্চ-তাপমাত্রার অক্সাইডসমূহের তাপবৈদ্যুতিক শক্তির পদ্ধতিগত বিশ্লেষণ। ফিজ. রেভ. বি ৪৬, ১৪৯২৮–১৪৯৩১, (১৯৯২)।
সুগাই, এস. প্রমুখ। পি-টাইপ উচ্চ-Tc সুপারকন্ডাক্টরসমূহে কোহেরেন্ট পিক এবং LO ফোনন মোডের বাহক-ঘনত্ব-নির্ভর ভরবেগ সরণ। ফিজ. রেভ. বি ৬৮, ১৮৪৫০৪ (২০০৩)।
নোজিমা, টি. প্রমুখ। একটি তড়িৎ-রাসায়নিক কৌশল ব্যবহার করে YBa2Cu3Oy পাতলা ফিল্মে হোল হ্রাস এবং ইলেকট্রন সঞ্চয়ন: একটি এন-টাইপ ধাতব অবস্থার প্রমাণ। ফিজ. রেভ. বি ৮৪, ০২০৫০২ (২০১১)।
টুং, আরটি। স্কটকি বাধা উচ্চতার পদার্থবিদ্যা ও রসায়ন। অ্যাপ্লায়েড ফিজিক্স লেটার্স ১, ০১১৩০৪ (২০১৪)।
সাই-হালাস, জিএ, চি, সিসি, ডেনেনস্টাইন, এ. এবং ল্যাঙ্গেনবার্গ, ডিএন, সুপারকন্ডাক্টিং ফিল্মে ডায়নামিক এক্সটার্নাল পেয়ার ব্রেকিং-এর প্রভাব। ফিজ. রেভ. লেট. ৩৩, ২১৫–২১৯ (১৯৭৪)।
নিয়েভা, জি. প্রমুখ। আলোক-প্ররোচিত অতিপরিবাহিতার বৃদ্ধি। অ্যাপ্লায়েড ফিজিক্স লেটার্স ৬০, ২১৫৯–২১৬১ (১৯৯২)।
কুডিনভ, ভিআই এবং অন্যান্য। ধাতব এবং অতিপরিবাহী দশার দিকে ফটোডোপিং পদ্ধতি হিসেবে YBa2Cu3O6+x ফিল্মে স্থায়ী আলোক পরিবাহিতা। ফিজ. রেভ. বি ১৪, ৯০১৭–৯০২৮ (১৯৯৩)।
মানকোস্কি, আর. প্রমুখ। YBa2Cu3O6.5-এ উন্নত অতিপরিবাহিতার ভিত্তি হিসেবে অরৈখিক ল্যাটিস ডায়নামিক্স। নেচার ৫১৬, ৭১–৭৪ (২০১৪)।
ফাউস্টি, ডি. প্রমুখ। একটি স্ট্রাইপ-অর্ডারড কিউপ্রেটে আলো-প্ররোচিত অতিপরিবাহিতা। সায়েন্স ৩৩১, ১৮৯–১৯১ (২০১১)।
এল-আদাউই, এমকে এবং আল-নুয়াইম, আইএ একটি সৌর কোষের দক্ষতার সাপেক্ষে এর VOC-এর তাপমাত্রা কার্যকরী নির্ভরতা: নতুন পদ্ধতি। ডিস্যালিনেশন ২০৯, ৯১–৯৬ (২০০৭)।
ভার্নন, এস এম এবং অ্যান্ডারসন, ডব্লিউ এ "স্কটকি-ব্যারিয়ার সিলিকন সৌর কোষে তাপমাত্রার প্রভাব"। অ্যাপ্লায়েড ফিজিক্স লেটার্স ২৬, ৭০৭ (১৯৭৫)।
Katz, EA, Faiman, D. & Tuladhar, SM অপারেটিং অবস্থার অধীনে পলিমার-ফুলারিন সৌর কোষের ফটোভোল্টাইক ডিভাইস প্যারামিটারের তাপমাত্রা নির্ভরতা। J. Appl. Phys. 90, 5343–5350 (2002)।
এই কাজটি চীনের জাতীয় প্রাকৃতিক বিজ্ঞান ফাউন্ডেশন (অনুদান নং ৬০৫৭১০৬৩) এবং চীনের হেনান প্রদেশের মৌলিক গবেষণা প্রকল্প (অনুদান নং ১২২৩০০৪১০২৩১) দ্বারা সমর্থিত হয়েছে।
এফওয়াই গবেষণাপত্রটির মূল বক্তব্য লিখেছেন এবং এমওয়াইএইচ ওয়াইবিসিও সিরামিক নমুনাটি প্রস্তুত করেছেন। এফওয়াই ও এমওয়াইএইচ পরীক্ষাটি সম্পন্ন করেছেন এবং ফলাফল বিশ্লেষণ করেছেন। এফজিসি প্রকল্পটি এবং উপাত্তের বৈজ্ঞানিক ব্যাখ্যার নেতৃত্ব দিয়েছেন। সকল লেখক পাণ্ডুলিপিটি পর্যালোচনা করেছেন।
এই কাজটি ক্রিয়েটিভ কমন্স অ্যাট্রিবিউশন ৪.০ আন্তর্জাতিক লাইসেন্সের অধীনে লাইসেন্সপ্রাপ্ত। এই নিবন্ধের ছবি বা অন্যান্য তৃতীয় পক্ষের উপাদানগুলি নিবন্ধটির ক্রিয়েটিভ কমন্স লাইসেন্সের অন্তর্ভুক্ত, যদি না ক্রেডিট লাইনে অন্যভাবে উল্লেখ করা থাকে; যদি উপাদানটি ক্রিয়েটিভ কমন্স লাইসেন্সের অধীনে অন্তর্ভুক্ত না হয়, তবে ব্যবহারকারীদের উপাদানটি পুনরুৎপাদন করার জন্য লাইসেন্সধারীর কাছ থেকে অনুমতি নিতে হবে। এই লাইসেন্সের একটি অনুলিপি দেখতে, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ -এ যান।
ইয়াং, এফ., হান, এম. ও চ্যাং, এফ.। অতিপরিবাহী YBa2Cu3O6.96 সিরামিকে আলোক-বৈদ্যুতিক প্রভাবের উৎস। সাইন্স রিপোর্ট ৫, ১১৫০৪ (২০১৫)। https://doi.org/10.1038/srep11504
মন্তব্য জমা দেওয়ার মাধ্যমে আপনি আমাদের শর্তাবলী এবং কমিউনিটি নির্দেশিকা মেনে চলতে সম্মত হচ্ছেন। যদি আপনি আপত্তিকর কিছু খুঁজে পান অথবা এমন কিছু পান যা আমাদের শর্তাবলী বা নির্দেশিকার সাথে সঙ্গতিপূর্ণ নয়, তবে অনুগ্রহ করে সেটিকে অনুপযুক্ত হিসেবে চিহ্নিত করুন।
পোস্ট করার সময়: ২২ এপ্রিল, ২০২০