nature.com ভিজিট করার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ। আপনি সীমিত CSS সাপোর্ট সহ একটি ব্রাউজার সংস্করণ ব্যবহার করছেন। সেরা অভিজ্ঞতা পেতে, আমরা আপনাকে আরও আপডেটেড ব্রাউজার ব্যবহার করার পরামর্শ দিচ্ছি (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে সামঞ্জস্যতা মোড বন্ধ করুন)। ইতিমধ্যে, অব্যাহত সহায়তা নিশ্চিত করার জন্য, আমরা স্টাইল এবং জাভাস্ক্রিপ্ট ছাড়াই সাইটটি প্রদর্শন করছি।
আমরা YBa2Cu3O6.96 (YBCO) সিরামিকের ক্ষেত্রে 50 থেকে 300 K এর মধ্যে উল্লেখযোগ্য ফটোভোলটাইক প্রভাবের কথা রিপোর্ট করেছি, যা সরাসরি YBCO এর সুপারকন্ডাক্টিভিটি এবং YBCO-ধাতব ইলেকট্রোড ইন্টারফেসের সাথে সম্পর্কিত। যখন YBCO সুপারকন্ডাক্টিং থেকে রেজিস্টিভ অবস্থায় রূপান্তরিত হয় তখন ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ Voc এবং শর্ট সার্কিট কারেন্ট Isc এর জন্য একটি পোলারিটি রিভার্সাল দেখা যায়। আমরা দেখাই যে সুপারকন্ডাক্টর-স্বাভাবিক ধাতু ইন্টারফেস জুড়ে একটি বৈদ্যুতিক বিভব বিদ্যমান, যা ফটো-প্ররোচিত ইলেকট্রন-হোল জোড়ার জন্য বিভাজন বল প্রদান করে। YBCO সুপারকন্ডাক্টিং করার সময় এই ইন্টারফেস বিভব YBCO থেকে ধাতব ইলেক্ট্রোডে নির্দেশিত হয় এবং YBCO সুপারকন্ডাক্টিং না করার সময় বিপরীত দিকে স্যুইচ করে। YBCO সুপারকন্ডাক্টিং করার সময় ধাতু-সুপারকন্ডাক্টর ইন্টারফেসে প্রক্সিমিটি এফেক্টের সাথে সম্ভাব্যতার উৎপত্তি সহজেই যুক্ত হতে পারে এবং এর মান 50 K এ ~10–8 mV অনুমান করা হয় যার লেজার তীব্রতা 502 mW/cm2। স্বাভাবিক অবস্থায় p-টাইপ উপাদান YBCO এবং n-টাইপ উপাদান Ag-পেস্টের সংমিশ্রণে একটি কোয়াসি-পিএন সংযোগ তৈরি হয় যা উচ্চ তাপমাত্রায় YBCO সিরামিকের ফটোভোলটাইক আচরণের জন্য দায়ী। আমাদের অনুসন্ধানগুলি ফোটন-ইলেকট্রনিক ডিভাইসের নতুন প্রয়োগের পথ প্রশস্ত করতে পারে এবং সুপারকন্ডাক্টর-ধাতু ইন্টারফেসে প্রক্সিমিটি প্রভাবের উপর আরও আলোকপাত করতে পারে।
১৯৯০-এর দশকের গোড়ার দিকে উচ্চ তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টরগুলিতে আলোক-প্ররোচিত ভোল্টেজের খবর পাওয়া গেছে এবং তখন থেকেই ব্যাপকভাবে তদন্ত করা হয়েছে, তবুও এর প্রকৃতি এবং প্রক্রিয়া অমীমাংসিত রয়ে গেছে1,2,3,4,5। YBa2Cu3O7-δ (YBCO) পাতলা ফিল্ম6,7,8, বিশেষ করে, এর সামঞ্জস্যযোগ্য শক্তি ব্যবধানের কারণে ফটোভোলটাইক (PV) কোষ আকারে নিবিড়ভাবে অধ্যয়ন করা হয়9,10,11,12,13। যাইহোক, সাবস্ট্রেটের উচ্চ প্রতিরোধ সর্বদা ডিভাইসের কম রূপান্তর দক্ষতার দিকে পরিচালিত করে এবং YBCO8 এর প্রাথমিক PV বৈশিষ্ট্যগুলিকে আড়াল করে। এখানে আমরা 50 এবং 300 K (Tc ~ 90 K) এর মধ্যে YBa2Cu3O6.96 (YBCO) সিরামিকের নীল-লেজার (λ = 450 nm) আলোকসজ্জা দ্বারা প্ররোচিত অসাধারণ ফটোভোলটাইক প্রভাবের প্রতিবেদন করছি। আমরা দেখাই যে PV প্রভাব সরাসরি YBCO এর সুপারকন্ডাক্টিভিটি এবং YBCO-ধাতব ইলেক্ট্রোড ইন্টারফেসের প্রকৃতির সাথে সম্পর্কিত। যখন YBCO সুপারকন্ডাক্টিং ফেজ থেকে রেজিস্টিভ অবস্থায় রূপান্তরিত হয়, তখন ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ Voc এবং শর্ট সার্কিট কারেন্ট Isc-এর জন্য একটি পোলারিটি রিভার্সাল হয়। প্রস্তাবিত হয় যে সুপারকন্ডাক্টর-স্বাভাবিক ধাতু ইন্টারফেস জুড়ে একটি বৈদ্যুতিক বিভব বিদ্যমান থাকে, যা ফটো-প্ররোচিত ইলেকট্রন-হোল জোড়ার জন্য বিভাজন বল প্রদান করে। YBCO সুপারকন্ডাক্টিং করার সময় এই ইন্টারফেস বিভব YBCO থেকে ধাতব ইলেক্ট্রোডে নির্দেশিত হয় এবং নমুনাটি অ-সুপারকন্ডাক্টিং হয়ে গেলে বিপরীত দিকে স্যুইচ করে। YBCO সুপারকন্ডাক্টিং করার সময় ধাতু-সুপারকন্ডাক্টর ইন্টারফেসে সম্ভাব্যতার উৎপত্তি স্বাভাবিকভাবেই প্রক্সিমিটি এফেক্ট14,15,16,17 এর সাথে যুক্ত হতে পারে এবং এর মান 50 K এ ~10−8 mV অনুমান করা হয় যার লেজার তীব্রতা 502 mW/cm2। স্বাভাবিক অবস্থায় p-টাইপ উপাদান YBCO-এর সাথে n-টাইপ উপাদান Ag-পেস্টের সংমিশ্রণ, সম্ভবত, একটি কোয়াসি-পিএন জংশন তৈরি করে যা উচ্চ তাপমাত্রায় YBCO সিরামিকের PV আচরণের জন্য দায়ী। আমাদের পর্যবেক্ষণগুলি উচ্চ তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টিং YBCO সিরামিকগুলিতে PV প্রভাবের উৎপত্তি সম্পর্কে আরও আলোকপাত করে এবং দ্রুত প্যাসিভ লাইট ডিটেক্টর ইত্যাদির মতো অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসগুলিতে এর প্রয়োগের পথ প্রশস্ত করে।
চিত্র 1a–c দেখায় যে 50 K-তে YBCO সিরামিক নমুনার IV বৈশিষ্ট্য। আলোক আলোকসজ্জা ছাড়া, নমুনা জুড়ে ভোল্টেজ পরিবর্তনশীল কারেন্টের সাথে শূন্যে থাকে, যেমনটি একটি অতিপরিবাহী পদার্থ থেকে আশা করা যেতে পারে। ক্যাথোডের দিকে লেজার রশ্মি নির্দেশিত হলে স্পষ্ট ফটোভোলটাইক প্রভাব দেখা দেয় (চিত্র 1a): I-অক্ষের সমান্তরাল IV বক্ররেখা ক্রমবর্ধমান লেজার তীব্রতার সাথে নীচের দিকে সরে যায়। এটা স্পষ্ট যে কোনও কারেন্ট ছাড়াই (প্রায়শই ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ Voc বলা হয়) একটি নেতিবাচক আলোক-প্ররোচিত ভোল্টেজ রয়েছে। IV বক্ররেখার শূন্য ঢাল নির্দেশ করে যে লেজার আলোকসজ্জার অধীনে নমুনাটি এখনও অতিপরিবাহী।
(a–c) এবং 300 K (e–g)। ভ্যাকুয়ামে −10 mA থেকে +10 mA পর্যন্ত কারেন্ট সুইপ করে V(I) এর মান পাওয়া গেছে। স্পষ্টতার জন্য পরীক্ষামূলক তথ্যের কেবলমাত্র একটি অংশ উপস্থাপন করা হয়েছে। a, ক্যাথোডে (i) অবস্থিত লেজার স্পট দিয়ে পরিমাপ করা YBCO এর কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য। সমস্ত IV বক্ররেখা অনুভূমিক সরলরেখা যা নির্দেশ করে যে নমুনাটি এখনও লেজার বিকিরণের সাথে সুপারকন্ডাক্টিং করছে। বক্ররেখাটি ক্রমবর্ধমান লেজার তীব্রতার সাথে নীচের দিকে চলে যায়, যা নির্দেশ করে যে শূন্য কারেন্ট থাকা সত্ত্বেও দুটি ভোল্টেজ লিডের মধ্যে একটি ঋণাত্মক বিভব (Voc) বিদ্যমান। ইথার 50 K (b) বা 300 K (f) এ নমুনার কেন্দ্রে লেজার নির্দেশিত হলে IV বক্ররেখা অপরিবর্তিত থাকে। অ্যানোড আলোকিত হওয়ার সাথে সাথে অনুভূমিক রেখাটি উপরে চলে যায় (c)। 50 K এ ধাতু-সুপারকন্ডাক্টর সংযোগের একটি পরিকল্পিত মডেল d এ দেখানো হয়েছে। ক্যাথোড এবং অ্যানোডে নির্দেশিত লেজার রশ্মি দিয়ে পরিমাপ করা 300 K এ স্বাভাবিক অবস্থার YBCO এর কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য যথাক্রমে e এবং g এ দেওয়া হয়েছে। ৫০ কে-তে ফলাফলের বিপরীতে, সরলরেখার শূন্য-বহির্ভূত ঢাল নির্দেশ করে যে YBCO স্বাভাবিক অবস্থায় আছে; বিপরীত দিকে আলোর তীব্রতার সাথে Voc-এর মান পরিবর্তিত হয়, যা একটি ভিন্ন চার্জ পৃথকীকরণ প্রক্রিয়া নির্দেশ করে। ৩০০ কে-তে একটি সম্ভাব্য ইন্টারফেস কাঠামো hj-তে চিত্রিত করা হয়েছে লিড সহ নমুনার আসল চিত্র।
অক্সিজেন সমৃদ্ধ YBCO অতিপরিবাহী অবস্থায় সূর্যালোকের প্রায় সম্পূর্ণ বর্ণালী শোষণ করতে পারে কারণ এর শক্তির ব্যবধান খুবই কম (যেমন)9,10, যার ফলে ইলেকট্রন-হোল জোড়া (e–h) তৈরি হয়। ফোটন শোষণ করে একটি ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ Voc তৈরি করতে, পুনর্মিলন ঘটার আগে স্থানিকভাবে ফটো-জেনারেটেড eh জোড়া আলাদা করা প্রয়োজন। চিত্র 1i-তে নির্দেশিত ক্যাথোড এবং অ্যানোডের সাপেক্ষে ঋণাত্মক Voc ইঙ্গিত দেয় যে ধাতু-সুপারকন্ডাক্টর ইন্টারফেস জুড়ে একটি বৈদ্যুতিক বিভব বিদ্যমান, যা ইলেকট্রনগুলিকে অ্যানোডে এবং ক্যাথোডে গর্তগুলিকে স্যুইপ করে। যদি এটি হয়, তাহলে অ্যানোডে সুপারকন্ডাক্টর থেকে ধাতব ইলেক্ট্রোডের দিকে নির্দেশিত একটি বিভবও থাকা উচিত। ফলস্বরূপ, অ্যানোডের কাছাকাছি নমুনা এলাকা আলোকিত হলে একটি ধনাত্মক Voc পাওয়া যাবে। তদুপরি, লেজার স্পটটি ইলেকট্রোড থেকে দূরে অবস্থিত অঞ্চলের দিকে নির্দেশিত হলে কোনও আলোক-প্ররোচিত ভোল্টেজ থাকা উচিত নয়। চিত্র 1b,c থেকে দেখা যাচ্ছে যে এটি অবশ্যই সত্য।
যখন আলোক বিন্দু ক্যাথোড ইলেক্ট্রোড থেকে নমুনার কেন্দ্রে (ইন্টারফেস থেকে প্রায় 1.25 মিমি দূরে) সরে যায়, তখন লেজারের তীব্রতা সর্বাধিক উপলব্ধ মান পর্যন্ত বৃদ্ধি পেলে IV বক্ররেখার কোনও পরিবর্তন এবং কোনও Voc লক্ষ্য করা যায় না (চিত্র 1b)। স্বাভাবিকভাবেই, এই ফলাফলটি ফটো-প্ররোচিত বাহকগুলির সীমিত জীবনকাল এবং নমুনায় পৃথকীকরণ বলের অভাবের জন্য দায়ী করা যেতে পারে। নমুনা আলোকিত হলে ইলেকট্রন-গর্ত জোড়া তৈরি করা যেতে পারে, তবে বেশিরভাগ e-h জোড়া ধ্বংস হয়ে যাবে এবং লেজার স্পটটি কোনও ইলেক্ট্রোড থেকে দূরে থাকা অঞ্চলে পড়লে কোনও ফটোভোলটাইক প্রভাব পরিলক্ষিত হবে না। লেজার স্পটটিকে অ্যানোড ইলেক্ট্রোডে স্থানান্তরিত করার সময়, I-অক্ষের সমান্তরাল IV বক্ররেখা ক্রমবর্ধমান লেজার তীব্রতার সাথে উপরের দিকে চলে যায় (চিত্র 1c)। অ্যানোডে ধাতব-সুপারকন্ডাক্টর জংশনে অনুরূপ অন্তর্নির্মিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বিদ্যমান। তবে, ধাতব ইলেক্ট্রোড এবার পরীক্ষা ব্যবস্থার ধনাত্মক সীসার সাথে সংযুক্ত হয়। লেজার দ্বারা উৎপাদিত ছিদ্রগুলি অ্যানোড সীসার দিকে ঠেলে দেওয়া হয় এবং এইভাবে একটি ধনাত্মক Voc পরিলক্ষিত হয়। এখানে উপস্থাপিত ফলাফলগুলি দৃঢ় প্রমাণ দেয় যে সুপারকন্ডাক্টর থেকে ধাতব ইলেক্ট্রোডের দিকে নির্দেশ করে এমন একটি ইন্টারফেস বিভব প্রকৃতপক্ষে বিদ্যমান।
300 K তাপমাত্রায় YBa2Cu3O6.96 সিরামিকের ফটোভোল্টিক প্রভাব চিত্র 1e–g-এ দেখানো হয়েছে। আলোর আলোকসজ্জা ছাড়াই, নমুনার IV বক্ররেখা হল একটি সরলরেখা যা উৎপত্তিস্থল অতিক্রম করে। এই সরলরেখাটি মূল রেখার সমান্তরালে উপরের দিকে চলে যায় এবং ক্যাথোড লিডে লেজারের তীব্রতা বৃদ্ধি পায় (চিত্র 1e)। একটি ফটোভোলটাইক ডিভাইসের জন্য দুটি সীমাবদ্ধ ক্ষেত্রে আগ্রহ রয়েছে। শর্ট-সার্কিট অবস্থা তখন ঘটে যখন V = 0 হয়। এই ক্ষেত্রে কারেন্টকে শর্ট সার্কিট কারেন্ট (Isc) বলা হয়। দ্বিতীয় সীমাবদ্ধ ক্ষেত্রে হল ওপেন-সার্কিট অবস্থা (Voc) যা তখন ঘটে যখন R→∞ বা কারেন্ট শূন্য হয়। চিত্র 1e স্পষ্টভাবে দেখায় যে Voc ধনাত্মক এবং ক্রমবর্ধমান আলোর তীব্রতার সাথে বৃদ্ধি পায়, 50 K তাপমাত্রায় প্রাপ্ত ফলাফলের বিপরীতে; অন্যদিকে আলোর আলোকসজ্জার সাথে একটি নেতিবাচক Isc মাত্রা বৃদ্ধি লক্ষ্য করা যায়, যা স্বাভাবিক সৌর কোষের একটি সাধারণ আচরণ।
একইভাবে, যখন লেজার রশ্মি ইলেকট্রোড থেকে অনেক দূরে অবস্থিত স্থানে নির্দেশিত হয়, তখন V(I) বক্ররেখা লেজারের তীব্রতার উপর নির্ভর করে না এবং কোনও ফটোভোলটাইক প্রভাব দেখা যায় না (চিত্র 1f)। 50 K-তে পরিমাপের মতো, IV বক্ররেখাগুলি অ্যানোড ইলেকট্রোড বিকিরণ করার সাথে সাথে বিপরীত দিকে চলে যায় (চিত্র 1g)। 300 K-তে এই YBCO-Ag পেস্ট সিস্টেমের জন্য প্রাপ্ত এই সমস্ত ফলাফল নমুনার বিভিন্ন অবস্থানে বিকিরণ করা লেজার সহ 50 K-তে পর্যবেক্ষণ করা ইন্টারফেস বিভবের বিপরীতে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
YBCO এর ট্রানজিশন তাপমাত্রা Tc এর নিচে সুপারকন্ডাক্টিংয়ে কুপার জোড়ায় বেশিরভাগ ইলেকট্রন ঘনীভূত হয়। ধাতব ইলেকট্রোডে থাকাকালীন, সমস্ত ইলেকট্রন একক আকারে থাকে। ধাতু-সুপারকন্ডাক্টর ইন্টারফেসের আশেপাশে একক ইলেকট্রন এবং কুপার জোড়া উভয়ের জন্য একটি বৃহৎ ঘনত্বের গ্রেডিয়েন্ট থাকে। ধাতব পদার্থে মেজরিটি-ক্যারিয়ার সিঙ্গুলার ইলেকট্রন সুপারকন্ডাক্টর অঞ্চলে ছড়িয়ে পড়বে, যেখানে YBCO অঞ্চলে মেজরিটি-ক্যারিয়ার কুপার-জোড়া ধাতু অঞ্চলে ছড়িয়ে পড়বে। YBCO থেকে ধাতব অঞ্চলে একক ইলেকট্রনের চেয়ে বেশি চার্জ বহনকারী এবং বৃহত্তর গতিশীলতা সম্পন্ন কুপার জোড়াগুলি, ধনাত্মক চার্জযুক্ত পরমাণুগুলি পিছনে থেকে যায়, যার ফলে স্থান চার্জ অঞ্চলে একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি হয়। এই বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের দিকটি চিত্র 1d-এ দেখানো হয়েছে। স্থান চার্জ অঞ্চলের কাছাকাছি ঘটনা ফোটন আলোকসজ্জা eh জোড়া তৈরি করতে পারে যা পৃথক করা হবে এবং বিপরীত-পক্ষপাত দিকে একটি আলোক প্রবাহ তৈরি করবে। ইলেকট্রনগুলি বিল্ট-ইন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র থেকে বেরিয়ে আসার সাথে সাথে, তারা জোড়ায় ঘনীভূত হয় এবং প্রতিরোধ ছাড়াই অন্য ইলেকট্রোডে প্রবাহিত হয়। এই ক্ষেত্রে, Voc পূর্ব-নির্ধারিত পোলারিটির বিপরীতে থাকে এবং যখন লেজার রশ্মি ঋণাত্মক ইলেকট্রোডের চারপাশের এলাকার দিকে নির্দেশ করে তখন একটি ঋণাত্মক মান প্রদর্শন করে। Voc এর মান থেকে, ইন্টারফেস জুড়ে বিভব অনুমান করা যেতে পারে: দুটি ভোল্টেজ লিড d এর মধ্যে দূরত্ব ~5 × 10−3 m, ধাতু-সুপারকন্ডাক্টর ইন্টারফেসের পুরুত্ব, di, YBCO সুপারকন্ডাক্টরের (~1 nm)19,20 এর সমন্বয় দৈর্ঘ্যের সমান মাত্রার হওয়া উচিত, Voc = 0.03 mV এর মান নিন, ধাতু-সুপারকন্ডাক্টর ইন্টারফেসে বিভব Vms 50 K এ ~10−11 V হিসাবে মূল্যায়ন করা হয় যার লেজারের তীব্রতা 502 mW/cm2, সমীকরণ ব্যবহার করে,
আমরা এখানে জোর দিয়ে বলতে চাই যে, আলোক-প্ররোচিত ভোল্টেজকে আলোক-তাপীয় প্রভাব দ্বারা ব্যাখ্যা করা যায় না। পরীক্ষামূলকভাবে প্রতিষ্ঠিত হয়েছে যে সুপারকন্ডাক্টর YBCO এর সিবেক সহগ হল Ss = 021। তামার সীসা তারের জন্য সিবেক সহগ হল SCu = 0.34–1.15 μV/K3। লেজার স্পটে তামার তারের তাপমাত্রা 0.06 K এর সামান্য পরিমাণে বাড়ানো যেতে পারে যার সর্বোচ্চ লেজার তীব্রতা 50 K এ উপলব্ধ। এটি 6.9 × 10−8 V এর একটি তাপবিদ্যুৎ বিভব তৈরি করতে পারে যা চিত্র 1 (a) এ প্রাপ্ত Voc এর চেয়ে তিন অর্ডার মাত্রা কম। এটা স্পষ্ট যে তাপবিদ্যুৎ প্রভাব পরীক্ষামূলক ফলাফল ব্যাখ্যা করার জন্য খুব কম। প্রকৃতপক্ষে, লেজার বিকিরণের কারণে তাপমাত্রার তারতম্য এক মিনিটেরও কম সময়ে অদৃশ্য হয়ে যাবে যাতে তাপীয় প্রভাবের অবদান নিরাপদে উপেক্ষা করা যেতে পারে।
ঘরের তাপমাত্রায় YBCO এর এই ফটোভোলটাইক প্রভাব প্রকাশ করে যে এখানে একটি ভিন্ন চার্জ পৃথকীকরণ প্রক্রিয়া জড়িত। স্বাভাবিক অবস্থায় YBCO কে সুপারকন্ডাক্ট করা একটি p-টাইপ উপাদান যার চার্জ বাহক হিসাবে গর্ত থাকে22,23, অন্যদিকে ধাতব Ag-পেস্টের বৈশিষ্ট্য n-টাইপ উপাদানের। pn জংশনের মতো, রূপালী পেস্টে ইলেকট্রনের বিস্তার এবং YBCO সিরামিকের গর্তগুলি ইন্টারফেসে YBCO সিরামিকের দিকে নির্দেশ করে একটি অভ্যন্তরীণ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করবে (চিত্র 1h)। এই অভ্যন্তরীণ ক্ষেত্রটিই বিচ্ছেদ বল সরবরাহ করে এবং চিত্র 1e-তে দেখানো হয়েছে, যেমনটি ঘরের তাপমাত্রায় YBCO-Ag পেস্ট সিস্টেমের জন্য একটি ধনাত্মক Voc এবং ঋণাত্মক Isc-এর দিকে পরিচালিত করে। বিকল্পভাবে, Ag-YBCO একটি p-টাইপ স্কটকি জংশন তৈরি করতে পারে যা উপরে উপস্থাপিত মডেলের মতো একই পোলারিটি সহ একটি ইন্টারফেস বিভবকেও নিয়ে যায়24।
YBCO এর সুপারকন্ডাক্টিং ট্রানজিশনের সময় ফটোভোলটাইক বৈশিষ্ট্যের বিবর্তন প্রক্রিয়াটি তদন্ত করার জন্য, 80 K-তে নমুনার IV বক্ররেখাগুলি ক্যাথোড ইলেক্ট্রোডে আলোকিত নির্বাচিত লেজার তীব্রতা দিয়ে পরিমাপ করা হয়েছিল (চিত্র 2)। লেজার বিকিরণ ছাড়াই, নমুনা জুড়ে ভোল্টেজ শূন্যে থাকে, যা 80 K-তে নমুনার সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থা নির্দেশ করে (চিত্র 2a)। 50 K-তে প্রাপ্ত তথ্যের মতো, I-অক্ষের সমান্তরাল IV বক্ররেখাগুলি ক্রমবর্ধমান লেজার তীব্রতার সাথে নীচের দিকে সরে যায় যতক্ষণ না একটি গুরুত্বপূর্ণ মান Pc পৌঁছায়। এই গুরুত্বপূর্ণ লেজার তীব্রতার (Pc) উপরে, সুপারকন্ডাক্টর একটি সুপারকন্ডাক্টিং ফেজ থেকে একটি প্রতিরোধী পর্যায়ে রূপান্তরের মধ্য দিয়ে যায়; সুপারকন্ডাক্টরে প্রতিরোধের উপস্থিতির কারণে কারেন্টের সাথে ভোল্টেজ বৃদ্ধি পেতে শুরু করে। ফলস্বরূপ, IV বক্ররেখা I-অক্ষ এবং V-অক্ষের সাথে ছেদ করতে শুরু করে যার ফলে প্রথমে একটি নেতিবাচক Voc এবং একটি ধনাত্মক Isc তৈরি হয়। এখন নমুনাটি একটি বিশেষ অবস্থায় রয়েছে বলে মনে হচ্ছে যেখানে Voc এবং Isc এর পোলারিটি আলোর তীব্রতার প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল; আলোর তীব্রতা খুব কম বৃদ্ধি পেলে Isc ধনাত্মক থেকে ঋণাত্মক এবং Voc ঋনাত্মক থেকে ধনাত্মক মানে রূপান্তরিত হয়, যা উৎস অতিক্রম করে (ফোটোভোলটাইক বৈশিষ্ট্যের উচ্চ সংবেদনশীলতা, বিশেষ করে Isc এর মান, আলোক আলোকসজ্জায় চিত্র 2b তে আরও স্পষ্টভাবে দেখা যাবে)। উপলব্ধ সর্বোচ্চ লেজার তীব্রতায়, IV বক্ররেখা একে অপরের সাথে সমান্তরাল হতে চায়, যা YBCO নমুনার স্বাভাবিক অবস্থা নির্দেশ করে।
লেজার স্পট সেন্টারটি ক্যাথোড ইলেকট্রোডের চারপাশে অবস্থিত (চিত্র 1i দেখুন)। a, বিভিন্ন লেজার তীব্রতার সাথে বিকিরণিত YBCO এর IV বক্ররেখা। b (উপরে), ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ Voc এবং শর্ট সার্কিট কারেন্ট Isc এর উপর লেজার তীব্রতার নির্ভরতা। কম আলোর তীব্রতায় (< 110 mW/cm2) Isc মান পাওয়া যায় না কারণ নমুনাটি সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থায় থাকাকালীন IV বক্ররেখা I-অক্ষের সমান্তরাল থাকে। b (নীচে), লেজার তীব্রতার ফাংশন হিসাবে ডিফারেনশিয়াল রেজিস্ট্যান্স।
৮০ কেভিতে Voc এবং Isc এর লেজার তীব্রতা নির্ভরতা চিত্র ২b (উপরে) দেখানো হয়েছে। আলোক তীব্রতার তিনটি অঞ্চলে ফটোভোলটাইক বৈশিষ্ট্য নিয়ে আলোচনা করা যেতে পারে। প্রথম অঞ্চলটি 0 এবং Pc এর মধ্যে, যেখানে YBCO অতিপরিবাহী, Voc ঋণাত্মক এবং আলোর তীব্রতার সাথে হ্রাস পায় (পরম মান বৃদ্ধি পায়) এবং Pc এ সর্বনিম্ন পৌঁছায়। দ্বিতীয় অঞ্চলটি Pc থেকে আরেকটি সমালোচনামূলক তীব্রতা P0 পর্যন্ত, যেখানে Voc বৃদ্ধি পায় যখন Isc আলোর তীব্রতার সাথে হ্রাস পায় এবং উভয়ই P0 এ শূন্যে পৌঁছায়। তৃতীয় অঞ্চলটি YBCO এর স্বাভাবিক অবস্থা পৌঁছানো পর্যন্ত P0 এর উপরে থাকে। যদিও Voc এবং Isc উভয়ই অঞ্চল 2 এর মতো আলোর তীব্রতার সাথে একইভাবে পরিবর্তিত হয়, তবে তাদের সমালোচনামূলক তীব্রতা P0 এর উপরে বিপরীত মেরুত্ব রয়েছে। P0 এর তাৎপর্য এই যে কোনও ফটোভোলটাইক প্রভাব নেই এবং চার্জ পৃথকীকরণ প্রক্রিয়া এই নির্দিষ্ট বিন্দুতে গুণগতভাবে পরিবর্তিত হয়। YBCO নমুনা আলোর তীব্রতার এই পরিসরে অ-সুপারকন্ডাক্টিং হয়ে ওঠে তবে এখনও স্বাভাবিক অবস্থায় পৌঁছানো হয়নি।
স্পষ্টতই, সিস্টেমের ফটোভোলটাইক বৈশিষ্ট্যগুলি YBCO এর সুপারকন্ডাক্টিভিটি এবং এর সুপারকন্ডাক্টিং ট্রানজিশনের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। YBCO এর ডিফারেনশিয়াল রেজিস্ট্যান্স, dV/dI, চিত্র 2b (নীচে) তে লেজারের তীব্রতার ফাংশন হিসাবে দেখানো হয়েছে। যেমনটি আগে উল্লেখ করা হয়েছে, সুপারকন্ডাক্টর থেকে ধাতুতে কুপার পেয়ার ডিফিউশন পয়েন্টের কারণে ইন্টারফেসে বিল্ট-ইন বৈদ্যুতিক বিভব। 50 K-তে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে, লেজারের তীব্রতা 0 থেকে Pc পর্যন্ত বৃদ্ধির সাথে ফটোভোলটাইক প্রভাব বৃদ্ধি পায়। যখন লেজারের তীব্রতা Pc এর সামান্য উপরে পৌঁছায়, তখন IV বক্ররেখা কাত হতে শুরু করে এবং নমুনার প্রতিরোধ দেখা দিতে শুরু করে, তবে ইন্টারফেস পটেনশিয়ালের পোলারিটি এখনও পরিবর্তিত হয় না। দৃশ্যমান বা কাছাকাছি-IR অঞ্চলে সুপারকন্ডাক্টিভিটির উপর অপটিক্যাল উত্তেজনার প্রভাব তদন্ত করা হয়েছে। যদিও মূল প্রক্রিয়াটি হল কুপার পেয়ারগুলিকে ভেঙে ফেলা এবং সুপারকন্ডাক্টিভিটি ধ্বংস করা25,26, কিছু ক্ষেত্রে সুপারকন্ডাক্টিভিটি ট্রানজিশন বৃদ্ধি করা যেতে পারে27,28,29, সুপারকন্ডাক্টিভিটির নতুন পর্যায়গুলিও প্ররোচিত করা যেতে পারে30। Pc-তে অতিপরিবাহীতার অনুপস্থিতি ফটো-প্ররোচিত জোড়া ভাঙনের জন্য দায়ী করা যেতে পারে। P0 বিন্দুতে, ইন্টারফেস জুড়ে বিভব শূন্য হয়ে যায়, যা নির্দেশ করে যে আলোর আলোকসজ্জার এই বিশেষ তীব্রতার অধীনে ইন্টারফেসের উভয় পাশের চার্জ ঘনত্ব একই স্তরে পৌঁছেছে। লেজারের তীব্রতা আরও বৃদ্ধির ফলে আরও কুপার জোড়া ধ্বংস হয়ে যায় এবং YBCO ধীরে ধীরে p-টাইপ উপাদানে রূপান্তরিত হয়। ইলেকট্রন এবং কুপার জোড়া বিস্তারের পরিবর্তে, ইন্টারফেসের বৈশিষ্ট্য এখন ইলেকট্রন এবং গর্ত বিস্তার দ্বারা নির্ধারিত হয় যা ইন্টারফেসে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের একটি মেরুতা বিপরীত দিকে পরিচালিত করে এবং ফলস্বরূপ একটি ধনাত্মক Voc (চিত্র 1d,h তুলনা করুন)। খুব উচ্চ লেজার তীব্রতায়, YBCO-এর ডিফারেনশিয়াল প্রতিরোধ স্বাভাবিক অবস্থার সাথে সম্পর্কিত একটি মানের সাথে সম্পৃক্ত হয় এবং Voc এবং Isc উভয়ই লেজারের তীব্রতার সাথে রৈখিকভাবে পরিবর্তিত হয় (চিত্র 2b)। এই পর্যবেক্ষণ থেকে জানা যায় যে স্বাভাবিক অবস্থায় YBCO-তে লেজার বিকিরণ আর তার প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং সুপারকন্ডাক্টর-ধাতু ইন্টারফেসের বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করবে না বরং কেবল ইলেকট্রন-গর্ত জোড়ার ঘনত্ব বৃদ্ধি করবে।
ফটোভোলটাইক বৈশিষ্ট্যের উপর তাপমাত্রার প্রভাব তদন্ত করার জন্য, ধাতু-সুপারকন্ডাক্টর সিস্টেমটি 502 mW/cm2 তীব্রতার নীল লেজার দিয়ে ক্যাথোডে বিকিরণ করা হয়েছিল। 50 থেকে 300 K এর মধ্যে নির্বাচিত তাপমাত্রায় প্রাপ্ত IV বক্ররেখা চিত্র 3a এ দেওয়া হয়েছে। এই IV বক্ররেখা থেকে ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ Voc, শর্ট সার্কিট কারেন্ট Isc এবং ডিফারেনশিয়াল রেজিস্ট্যান্স পাওয়া যেতে পারে এবং চিত্র 3b এ দেখানো হয়েছে। আলোক আলোকসজ্জা ছাড়াই, বিভিন্ন তাপমাত্রায় পরিমাপ করা সমস্ত IV বক্ররেখা প্রত্যাশা অনুযায়ী উৎপত্তিস্থল অতিক্রম করে (চিত্র 3a এর ইনসেট)। সিস্টেমটি তুলনামূলকভাবে শক্তিশালী লেজার রশ্মি (502 mW/cm2) দ্বারা আলোকিত হলে IV বৈশিষ্ট্যগুলি ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে নাটকীয়ভাবে পরিবর্তিত হয়। কম তাপমাত্রায় IV বক্ররেখা হল I-অক্ষের সমান্তরাল সরলরেখা যার Voc এর নেতিবাচক মান রয়েছে। এই বক্ররেখা ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে উপরের দিকে চলে যায় এবং ধীরে ধীরে একটি গুরুত্বপূর্ণ তাপমাত্রা Tcp (চিত্র 3a (শীর্ষ)) এ একটি অ-শূন্য ঢাল সহ একটি রেখায় পরিণত হয়। মনে হচ্ছে সমস্ত IV বৈশিষ্ট্যযুক্ত বক্ররেখা তৃতীয় চতুর্ভুজের একটি বিন্দুর চারপাশে ঘোরে। Voc একটি ঋণাত্মক মান থেকে ধনাত্মক মান বৃদ্ধি পায় এবং Isc একটি ধনাত্মক থেকে ঋণাত্মক মান হ্রাস পায়। YBCO এর মূল সুপারকন্ডাক্টিং ট্রানজিশন তাপমাত্রা Tc এর উপরে, IV বক্ররেখা তাপমাত্রার সাথে বেশ ভিন্নভাবে পরিবর্তিত হয় (চিত্র 3a এর নীচে)। প্রথমত, IV বক্ররেখার ঘূর্ণন কেন্দ্র প্রথম চতুর্ভুজে চলে যায়। দ্বিতীয়ত, Voc ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে কমতে থাকে এবং Isc ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে বৃদ্ধি পায় (চিত্র 3b এর উপরে)। তৃতীয়ত, IV বক্ররেখার ঢাল তাপমাত্রার সাথে রৈখিকভাবে বৃদ্ধি পায় যার ফলে YBCO এর জন্য প্রতিরোধের একটি ধনাত্মক তাপমাত্রা সহগ তৈরি হয় (চিত্র 3b এর নীচে)।
৫০২ মেগাওয়াট/সেমি২ লেজার আলোকসজ্জার অধীনে YBCO-Ag পেস্ট সিস্টেমের জন্য ফটোভোলটাইক বৈশিষ্ট্যের তাপমাত্রা নির্ভরতা।
লেজার স্পট সেন্টারটি ক্যাথোড ইলেকট্রোডের চারপাশে অবস্থিত (চিত্র 1i দেখুন)। a, IV বক্ররেখা যথাক্রমে 5 K এবং 20 K তাপমাত্রা বৃদ্ধি সহ 50 থেকে 90 K (উপরে) এবং 100 থেকে 300 K (নীচে) পর্যন্ত প্রাপ্ত। ইনসেট a অন্ধকারে বিভিন্ন তাপমাত্রায় IV বৈশিষ্ট্য দেখায়। সমস্ত বক্ররেখা উৎপত্তি বিন্দু অতিক্রম করে। b, ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ Voc এবং শর্ট সার্কিট কারেন্ট Isc (উপরে) এবং তাপমাত্রার ফাংশন হিসাবে YBCO (নীচে) এর ডিফারেনশিয়াল রেজিস্ট্যান্স, dV/dI। শূন্য প্রতিরোধের সুপারকন্ডাক্টিং ট্রানজিশন তাপমাত্রা Tcp দেওয়া হয় না কারণ এটি Tc0 এর খুব কাছাকাছি।
চিত্র 3b থেকে তিনটি গুরুত্বপূর্ণ তাপমাত্রা সনাক্ত করা যেতে পারে: Tcp, যার উপরে YBCO অ-সুপারকন্ডাক্টিং হয়ে যায়; Tc0, যেখানে Voc এবং Isc উভয়ই শূন্য হয়ে যায় এবং Tc, লেজার বিকিরণ ছাড়াই YBCO-এর মূল সূচনা সুপারকন্ডাক্টিং ট্রানজিশন তাপমাত্রা। Tcp ~ 55 K এর নিচে, লেজার বিকিরণিত YBCO সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থায় থাকে যেখানে কুপার জোড়ার ঘনত্ব তুলনামূলকভাবে বেশি থাকে। লেজার বিকিরণের প্রভাব হল শূন্য প্রতিরোধের সুপারকন্ডাক্টিং ট্রানজিশন তাপমাত্রা 89 K থেকে ~ 55 K (চিত্র 3b এর নীচে) কমিয়ে আনা, যা ফটোভোলটাইক ভোল্টেজ এবং কারেন্ট তৈরি করার পাশাপাশি কুপার জোড়ার ঘনত্ব হ্রাস করে। তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলে কুপার জোড়াগুলিও ভেঙে যায় যার ফলে ইন্টারফেসে বিভব কম হয়। ফলস্বরূপ, Voc এর পরম মান ছোট হয়ে যাবে, যদিও লেজার আলোকসজ্জার তীব্রতা একই রকম হবে। তাপমাত্রা আরও বৃদ্ধির সাথে ইন্টারফেস বিভব ছোট থেকে ছোট হতে থাকবে এবং Tc0 এ শূন্যে পৌঁছাবে। এই বিশেষ বিন্দুতে কোনও ফটোভোলটাইক প্রভাব নেই কারণ ফটো-প্ররোচিত ইলেকট্রন-গর্ত জোড়াগুলিকে পৃথক করার জন্য কোনও অভ্যন্তরীণ ক্ষেত্র নেই। এই গুরুত্বপূর্ণ তাপমাত্রার উপরে বিভবের একটি পোলারিটি রিভার্সাল ঘটে কারণ Ag পেস্টে মুক্ত চার্জ ঘনত্ব YBCO এর চেয়ে বেশি হয় যা ধীরে ধীরে p-টাইপ উপাদানে স্থানান্তরিত হয়। এখানে আমরা জোর দিয়ে বলতে চাই যে Voc এবং Isc এর পোলারিটি রিভার্সাল শূন্য প্রতিরোধের সুপারকন্ডাক্টিং ট্রানজিশনের পরপরই ঘটে, ট্রানজিশনের কারণ নির্বিশেষে। এই পর্যবেক্ষণটি প্রথমবারের মতো স্পষ্টভাবে প্রকাশ করে যে, ধাতু-সুপারকন্ডাক্টর ইন্টারফেস পটেনশিয়ালের সাথে সম্পর্কিত সুপারকন্ডাক্টিভিটি এবং ফটোভোলটাইক প্রভাবের মধ্যে পারস্পরিক সম্পর্ক। সুপারকন্ডাক্টর-স্বাভাবিক ধাতু ইন্টারফেস জুড়ে এই বিভবের প্রকৃতি গত কয়েক দশক ধরে একটি গবেষণা কেন্দ্রবিন্দুতে রয়েছে তবে এখনও অনেক প্রশ্নের উত্তরের অপেক্ষায় রয়েছে। ফটোভোলটাইক প্রভাব পরিমাপ এই গুরুত্বপূর্ণ বিভবের বিশদ (যেমন এর শক্তি এবং পোলারিটি ইত্যাদি) অন্বেষণের জন্য একটি কার্যকর পদ্ধতি হতে পারে এবং তাই উচ্চ তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টিং প্রক্সিমিটি এফেক্টের উপর আলোকপাত করে।
Tc0 থেকে Tc তাপমাত্রায় আরও বৃদ্ধির ফলে Cooper জোড়ার ঘনত্ব কম হয় এবং ইন্টারফেস বিভব বৃদ্ধি পায় এবং ফলস্বরূপ Voc বৃহত্তর হয়। Tc তে Cooper জোড়ার ঘনত্ব শূন্য হয়ে যায় এবং ইন্টারফেসে বিল্ড-ইন বিভব সর্বোচ্চে পৌঁছায়, যার ফলে সর্বাধিক Voc এবং সর্বনিম্ন Isc হয়। এই তাপমাত্রা পরিসরে Voc এবং Isc (পরম মান) এর দ্রুত বৃদ্ধি সুপারকন্ডাক্টিং ট্রানজিশনের সাথে মিলে যায় যা 502 mW/cm2 তীব্রতার লেজার বিকিরণ দ্বারা ΔT ~ 3 K থেকে ~34 K তে প্রশস্ত করা হয় (চিত্র 3b)। Tc এর উপরে স্বাভাবিক অবস্থায়, ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ Voc তাপমাত্রার সাথে হ্রাস পায় (চিত্র 3b এর উপরে), pn জংশন 31,32,33 এর উপর ভিত্তি করে স্বাভাবিক সৌর কোষের জন্য Voc এর রৈখিক আচরণের অনুরূপ। যদিও তাপমাত্রার সাথে Voc এর পরিবর্তনের হার (−dVoc/dT), যা লেজারের তীব্রতার উপর দৃঢ়ভাবে নির্ভর করে, স্বাভাবিক সৌর কোষের তুলনায় অনেক কম, YBCO-Ag জংশনের জন্য Voc এর তাপমাত্রা সহগ সৌর কোষের সমান। একটি সাধারণ সৌর কোষ ডিভাইসের জন্য pn জংশনের লিকেজ কারেন্ট ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে বৃদ্ধি পায়, যার ফলে তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে Voc হ্রাস পায়। এই Ag-সুপারকন্ডাক্টর সিস্টেমের জন্য পরিলক্ষিত রৈখিক IV বক্ররেখা, প্রথমত খুব ছোট ইন্টারফেস পটেনশিয়াল এবং দ্বিতীয়ত দুটি হেটেরোজংশনের ব্যাক-টু-ব্যাক সংযোগের কারণে, লিকেজ কারেন্ট নির্ধারণ করা কঠিন করে তোলে। তবুও, এটি খুব সম্ভবত সিল করে যে লিকেজ কারেন্টের একই তাপমাত্রা নির্ভরতা আমাদের পরীক্ষায় পর্যবেক্ষণ করা Voc আচরণের জন্য দায়ী। সংজ্ঞা অনুসারে, Isc হল Voc কে ক্ষতিপূরণ দেওয়ার জন্য একটি ঋণাত্মক ভোল্টেজ তৈরি করার জন্য প্রয়োজনীয় কারেন্ট যাতে মোট ভোল্টেজ শূন্য হয়। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে Voc ছোট হয়ে যায় যাতে ঋণাত্মক ভোল্টেজ তৈরি করতে কম কারেন্টের প্রয়োজন হয়। তদুপরি, Tc এর উপরে তাপমাত্রার সাথে YBCO এর প্রতিরোধ ক্ষমতা রৈখিকভাবে বৃদ্ধি পায় (চিত্র 3b এর নীচে), যা উচ্চ তাপমাত্রায় Isc এর ক্ষুদ্র পরম মানকেও অবদান রাখে।
লক্ষ্য করুন যে চিত্র ২, ৩-এ প্রদত্ত ফলাফলগুলি ক্যাথোড ইলেক্ট্রোডের চারপাশের অঞ্চলে লেজার বিকিরণের মাধ্যমে প্রাপ্ত। অ্যানোডে লেজার স্পট স্থাপন করেও পরিমাপ পুনরাবৃত্তি করা হয়েছে এবং অনুরূপ IV বৈশিষ্ট্য এবং ফটোভোলটাইক বৈশিষ্ট্যগুলি লক্ষ্য করা গেছে, তবে এই ক্ষেত্রে Voc এবং Isc-এর পোলারিটি বিপরীত হয়েছে। এই সমস্ত তথ্য ফটোভোলটাইক প্রভাবের জন্য একটি প্রক্রিয়ার দিকে পরিচালিত করে, যা সুপারকন্ডাক্টর-ধাতু ইন্টারফেসের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত।
সংক্ষেপে, লেজার ইরেডিয়েটেড সুপারকন্ডাক্টিং YBCO-Ag পেস্ট সিস্টেমের IV বৈশিষ্ট্যগুলি তাপমাত্রা এবং লেজারের তীব্রতার ফাংশন হিসাবে পরিমাপ করা হয়েছে। 50 থেকে 300 K তাপমাত্রার পরিসরে উল্লেখযোগ্য ফটোভোলটাইক প্রভাব লক্ষ্য করা গেছে। দেখা গেছে যে ফটোভোলটাইক বৈশিষ্ট্যগুলি YBCO সিরামিকের সুপারকন্ডাক্টিভিটির সাথে দৃঢ়ভাবে সম্পর্কযুক্ত। ফটো-প্ররোচিত সুপারকন্ডাক্টিং থেকে নন-সুপারকন্ডাক্টিং রূপান্তরের পরপরই Voc এবং Isc এর একটি পোলারিটি রিভার্সাল ঘটে। স্থির লেজার তীব্রতায় পরিমাপ করা Voc এবং Isc এর তাপমাত্রা নির্ভরতা একটি গুরুত্বপূর্ণ তাপমাত্রায় একটি স্বতন্ত্র পোলারিটি রিভার্সালও দেখায় যার উপরে নমুনাটি প্রতিরোধী হয়ে ওঠে। নমুনার বিভিন্ন অংশে লেজার স্পটটি সনাক্ত করে, আমরা দেখাই যে ইন্টারফেস জুড়ে একটি বৈদ্যুতিক বিভব বিদ্যমান, যা ফটো-প্ররোচিত ইলেকট্রন-গর্ত জোড়ার জন্য বিভাজন বল সরবরাহ করে। এই ইন্টারফেস বিভব YBCO থেকে ধাতব ইলেক্ট্রোডে নির্দেশিত হয় যখন YBCO সুপারকন্ডাক্টিং হয় এবং যখন নমুনাটি নন-সুপারকন্ডাক্টিং হয়ে যায় তখন বিপরীত দিকে স্যুইচ করে। YBCO যখন অতিপরিবাহী হয় তখন ধাতু-সুপারকন্ডাক্টর ইন্টারফেসে প্রক্সিমিটি এফেক্টের সাথে বিভবের উৎপত্তি স্বাভাবিকভাবেই যুক্ত হতে পারে এবং ৫০ K-তে ~১০−৮ mV অনুমান করা হয় যার লেজারের তীব্রতা ৫০২ mW/cm2। স্বাভাবিক অবস্থায় p-টাইপ উপাদান YBCO-এর সাথে n-টাইপ উপাদান Ag-পেস্টের যোগাযোগ একটি কোয়াসি-পিএন জংশন তৈরি করে যা উচ্চ তাপমাত্রায় YBCO সিরামিকের ফটোভোলটাইক আচরণের জন্য দায়ী। উপরোক্ত পর্যবেক্ষণগুলি উচ্চ তাপমাত্রার অতিপরিবাহী YBCO সিরামিকগুলিতে PV প্রভাবের উপর আলোকপাত করে এবং দ্রুত প্যাসিভ লাইট ডিটেক্টর এবং একক ফোটন ডিটেক্টরের মতো অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসগুলিতে নতুন অ্যাপ্লিকেশনের পথ প্রশস্ত করে।
ফটোভোলটাইক প্রভাব পরীক্ষাগুলি 0.52 মিমি পুরুত্ব এবং 8.64 × 2.26 mm2 আয়তক্ষেত্রাকার আকৃতির একটি YBCO সিরামিক নমুনার উপর সম্পাদিত হয়েছিল এবং 1.25 মিমি ব্যাসার্ধের লেজার স্পট আকারের সাথে অবিচ্ছিন্ন তরঙ্গ নীল-লেজার (λ = 450 nm) দ্বারা আলোকিত হয়েছিল। পাতলা ফিল্ম নমুনার পরিবর্তে বাল্ক ব্যবহার করা আমাদের সাবস্ট্রেটের জটিল প্রভাব মোকাবেলা না করেই সুপারকন্ডাক্টরের ফটোভোলটাইক বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করতে সক্ষম করে6,7। অধিকন্তু, বাল্ক উপাদানটি এর সহজ প্রস্তুতি পদ্ধতি এবং তুলনামূলকভাবে কম খরচের জন্য সহায়ক হতে পারে। তামার সীসার তারগুলি YBCO নমুনার উপর রূপালী পেস্ট দিয়ে সংযুক্ত করা হয় যা প্রায় 1 মিমি ব্যাসের চারটি বৃত্তাকার ইলেকট্রোড তৈরি করে। দুটি ভোল্টেজ ইলেকট্রোডের মধ্যে দূরত্ব প্রায় 5 মিমি। নমুনার IV বৈশিষ্ট্যগুলি একটি কোয়ার্টজ স্ফটিক উইন্ডো সহ কম্পন নমুনা ম্যাগনেটোমিটার (VersaLab, কোয়ান্টাম ডিজাইন) ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়েছিল। IV বক্ররেখা পেতে স্ট্যান্ডার্ড চার-তারের পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়েছিল। ইলেকট্রোড এবং লেজার স্পটের আপেক্ষিক অবস্থান চিত্র 1i তে দেখানো হয়েছে।
এই নিবন্ধটি কীভাবে উদ্ধৃত করবেন: ইয়াং, এফ. প্রমুখ। YBa2Cu3O6.96 সিরামিকের সুপারকন্ডাক্টিংয়ে ফটোভোলটাইক প্রভাবের উৎপত্তি। বিজ্ঞান। Rep. 5, 11504; doi: 10.1038/srep11504 (2015)।
চ্যাং, সিএল, ক্লেইনহ্যামস, এ., মৌল্টন, ডব্লিউজি এবং টেস্টারডি, এলআর YBa2Cu3O7-তে প্রতিসাম্য-নিষিদ্ধ লেজার-প্ররোচিত ভোল্টেজ। পদার্থবিদ্যা। রেভ. বি 41, 11564–11567 (1990)।
Kwok, HS, Zheng, JP & Dong, SY Y-Ba-Cu-O-তে অস্বাভাবিক ফটোভোলটাইক সংকেতের উৎপত্তি। Phys. Rev. B 43, 6270–6272 (1991)।
ওয়াং, এলপি, লিন, জেএল, ফেং, কিউআর এবং ওয়াং, জিডব্লিউ সুপারকন্ডাক্টিং বি-সিআর-সিএ-কিউ-ও-এর লেজার-প্ররোচিত ভোল্টেজের পরিমাপ। ফিজ. রেভ. বি 46, 5773–5776 (1992)।
টেট, কেএল, প্রমুখ। YBa2Cu3O7-x এর কক্ষ-তাপমাত্রার ফিল্মে ক্ষণস্থায়ী লেজার-প্ররোচিত ভোল্টেজ। জে. অ্যাপল. ফিজ. 67, 4375–4376 (1990)।
Kwok, HS & Zheng, JP YBa2Cu3O7-এ অস্বাভাবিক ফটোভোলটাইক প্রতিক্রিয়া। Phys. Rev. B 46, 3692–3695 (1992)।
মুরাওকা, ওয়াই., মুরামাতসু, টি., ইয়ামাউরা, জে. এবং হিরোই, জেড. একটি অক্সাইড হেটেরোস্ট্রাকচারে YBa2Cu3O7−x-এ ফটোজেনারেটেড হোল ক্যারিয়ার ইনজেকশন। অ্যাপল। ফিজ। লেট। 85, 2950–2952 (2004)।
আসাকুরা, ডি. প্রমুখ। আলোক আলোকসজ্জার অধীনে YBa2Cu3Oy পাতলা ফিল্মের আলোক নির্গমন অধ্যয়ন। পদার্থবিদ্যা। রেভারেন্ড লেট। 93, 247006 (2004)।
ইয়াং, এফ. প্রমুখ। YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 এর ফটোভোল্টিক প্রভাব: বিভিন্ন অক্সিজেন আংশিক চাপে Nb হেটেরোজংশন অ্যানিল করা হয়েছে। ম্যাটার। লেটার। 130, 51–53 (2014)।
আমিনভ, বিএ প্রমুখ। Yb(Y)Ba2Cu3O7-x একক স্ফটিকের দ্বি-ব্যবধান কাঠামো। জে. সুপারকন্ড। 7, 361–365 (1994)।
কাবানভ, ভিভি, ডেমসার, জে., পোডোবনিক, বি. এবং মিহাইলোভিক, ডি. বিভিন্ন ফাঁক কাঠামো সহ সুপারকন্ডাক্টরে কোয়াসিপার্টিকেল রিলাক্সেশন ডাইনামিক্স: YBa2Cu3O7-δ এর উপর তত্ত্ব এবং পরীক্ষা। পদার্থবিদ্যা। রেভ. বি 59, 1497–1506 (1999)।
সান, জেআর, জিওং, সিএম, ঝাং, ওয়াইজেড এবং শেন, বিজি YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 এর সংশোধনকারী বৈশিষ্ট্য: Nb হেটেরোজংশন। অ্যাপল। ফিজ। লেট। 87, 222501 (2005)।
কামারাস, কে., পোর্টার, সিডি, ডস, এমজি, হের, এসএল এবং ট্যানার, ডিবি YBa2Cu3O7-δ-তে এক্সাইটোনিক শোষণ এবং অতিপরিবাহীতা। পদার্থবিদ্যা। রেভ. লেট। 59, 919–922 (1987)।
Yu, G., Heeger, AJ & Stucky, G. YBa2Cu3O6.3 এর অর্ধপরিবাহী একক স্ফটিকগুলিতে ক্ষণস্থায়ী আলোক-প্ররোচিত পরিবাহিতা: আলোক-প্ররোচিত ধাতব অবস্থা এবং আলোক-প্ররোচিত অতিপরিবাহিতা অনুসন্ধান করুন। সলিড স্টেট কমুন। 72, 345–349 (1989)।
ম্যাকমিলান, ডব্লিউএল সুপারকন্ডাক্টিং প্রক্সিমিটি এফেক্টের টানেলিং মডেল। ফিজ. রেভ. ১৭৫, ৫৩৭–৫৪২ (১৯৬৮)।
গুয়েরন, এস. প্রমুখ। মেসোস্কোপিক দৈর্ঘ্য স্কেলে অতিপরিবাহী প্রক্সিমিটি প্রভাব অনুসন্ধান করা হয়েছে। পদার্থবিদ্যা রেভারেন্ড লেট। 77, 3025–3028 (1996)।
অ্যানুঞ্জিয়াটা, জি. এবং মানস্কে, ডি. ননসেন্ট্রোসিমেট্রিক সুপারকন্ডাক্টরের সাথে প্রক্সিমিটি এফেক্ট। ফিজ. রেভ. বি 86, 17514 (2012)।
Qu, FM এবং অন্যান্যরা। Pb-Bi2Te3 হাইব্রিড কাঠামোতে শক্তিশালী সুপারকন্ডাক্টিং প্রক্সিমিটি প্রভাব। বিজ্ঞান। Rep. 2, 339 (2012)।
চ্যাপিন, ডিএম, ফুলার, সিএস এবং পিয়ারসন, জিএল সৌর বিকিরণকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করার জন্য একটি নতুন সিলিকন পিএন জংশন ফটোসেল। জে. অ্যাপ. ফিজ. ২৫, ৬৭৬–৬৭৭ (১৯৫৪)।
টোমিমোটো, কে. Zn- বা Ni-ডোপেড YBa2Cu3O6.9 একক স্ফটিকের সুপারকন্ডাক্টিং কোহেরেন্স দৈর্ঘ্যের উপর অপরিষ্কারতার প্রভাব। পদার্থবিদ্যা। রেভ. বি 60, 114–117 (1999)।
অ্যান্ডো, ওয়াই. এবং সেগাওয়া, কে. ডোপিংয়ের বিস্তৃত পরিসরে অটুইন্ড YBa2Cu3Oy একক স্ফটিকের চৌম্বকীয় প্রতিরোধ: সুসংগত দৈর্ঘ্যের অস্বাভাবিক গর্ত-ডোপিং নির্ভরতা। পদার্থবিদ্যা রেভারেন্ড লেট. 88, 167005 (2002)।
ওবারটেলি, এসডি এবং কুপার, জেআর উচ্চ-টি, অক্সাইডের তাপবিদ্যুৎ শক্তিতে সিস্টেমেটিক্স। পদার্থবিদ্যা। রেভ. বি 46, 14928–14931, (1992)।
সুগাই, এস. প্রমুখ। পি-টাইপ হাই-টিসি সুপারকন্ডাক্টরে সুসংগত শিখর এবং LO ফোনন মোডের বাহক-ঘনত্ব-নির্ভর ভরবেগ স্থানান্তর। পদার্থবিদ্যা। রেভ. বি 68, 184504 (2003)।
নোজিমা, টি. প্রমুখ। একটি তড়িৎ রাসায়নিক কৌশল ব্যবহার করে YBa2Cu3Oy পাতলা ফিল্মে গর্ত হ্রাস এবং ইলেকট্রন জমা: একটি n-টাইপ ধাতব অবস্থার প্রমাণ। পদার্থবিদ্যা। রেভ. বি 84, 020502 (2011)।
টুং, আরটি স্কটকি বাধা উচ্চতার পদার্থবিদ্যা এবং রসায়ন। অ্যাপল। ফিজ। লেট। ১, ০১১৩০৪ (২০১৪)।
সাই-হালাস, জিএ, চি, সিসি, ডেনেনস্টাইন, এ. এবং ল্যাঞ্জেনবার্গ, ডিএন সুপারকন্ডাক্টিং ফিল্মে গতিশীল বহিরাগত জোড়া ভাঙনের প্রভাব। পদার্থবিদ্যা রেভারেন্ড লেট। 33, 215–219 (1974)।
নিভা, জি. প্রমুখ। অতিপরিবাহীতার আলোক-প্ররোচিত বর্ধন। অ্যাপল। ফিজ। লেট। 60, 2159–2161 (1992)।
কুদিনভ, VI এবং অন্যান্য। ধাতব এবং অতিপরিবাহী পর্যায়ের দিকে ফটোডোপিংয়ের একটি পদ্ধতি হিসাবে YBa2Cu3O6+x ফিল্মে স্থায়ী আলোকপরিবাহীতা। পদার্থবিদ্যা। রেভ. বি 14, 9017–9028 (1993)।
মানকোস্কি, আর. প্রমুখ। YBa2Cu3O6.5-তে বর্ধিত সুপারকন্ডাক্টিভিটির ভিত্তি হিসেবে ননলিনিয়ার ল্যাটিস ডাইনামিক্স। প্রকৃতি 516, 71–74 (2014)।
ফাউস্টি, ডি. প্রমুখ। স্ট্রাইপ-অর্ডারড কাপরেটে আলো-প্ররোচিত অতিপরিবাহীতা। বিজ্ঞান 331, 189–191 (2011)।
এল-আদাউই, এমকে এবং আল-নুয়াইম, আইএ সৌর কোষের জন্য VOC এর তাপমাত্রা কার্যকরী নির্ভরতা তার দক্ষতার সাথে সম্পর্কিত নতুন পদ্ধতি। ডিস্যালিনেশন 209, 91-96 (2007)।
ভার্নন, এসএম এবং অ্যান্ডারসন, ডব্লিউএ স্কটকি-ব্যারিয়ার সিলিকন সৌর কোষে তাপমাত্রার প্রভাব। অ্যাপল। ফিজ। লেট। 26, 707 (1975)।
কাটজ, ইএ, ফাইম্যান, ডি. এবং তুলাধর, এসএম। অপারেটিং অবস্থার অধীনে পলিমার-ফুলেরিন সৌর কোষের ফটোভোলটাইক ডিভাইস প্যারামিটারের জন্য তাপমাত্রা নির্ভরতা। জে. অ্যাপল. ফিজ. 90, 5343–5350 (2002)।
এই কাজটি চীনের জাতীয় প্রাকৃতিক বিজ্ঞান ফাউন্ডেশন (অনুদান নং 60571063), চীনের হেনান প্রদেশের মৌলিক গবেষণা প্রকল্পগুলি (অনুদান নং 122300410231) দ্বারা সমর্থিত।
FY গবেষণাপত্রের লেখাটি লিখেছিল এবং MYH YBCO সিরামিক নমুনা প্রস্তুত করেছিল। FY এবং MYH পরীক্ষাটি সম্পাদন করেছিল এবং ফলাফল বিশ্লেষণ করেছিল। FGC প্রকল্পটি এবং তথ্যের বৈজ্ঞানিক ব্যাখ্যার নেতৃত্ব দিয়েছিল। সমস্ত লেখক পাণ্ডুলিপিটি পর্যালোচনা করেছিলেন।
এই কাজটি ক্রিয়েটিভ কমন্স অ্যাট্রিবিউশন ৪.০ আন্তর্জাতিক লাইসেন্সের অধীনে লাইসেন্সপ্রাপ্ত। এই প্রবন্ধের ছবি বা অন্যান্য তৃতীয় পক্ষের উপাদান নিবন্ধের ক্রিয়েটিভ কমন্স লাইসেন্সে অন্তর্ভুক্ত, যদি না ক্রেডিট লাইনে অন্যথায় নির্দেশিত হয়; যদি উপাদানটি ক্রিয়েটিভ কমন্স লাইসেন্সের অধীনে অন্তর্ভুক্ত না হয়, তাহলে ব্যবহারকারীদের উপাদানটি পুনরুত্পাদন করার জন্য লাইসেন্সধারীর কাছ থেকে অনুমতি নিতে হবে। এই লাইসেন্সের একটি অনুলিপি দেখতে, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ দেখুন।
ইয়াং, এফ., হান, এম. এবং চ্যাং, এফ. সুপারকন্ডাক্টিং YBa2Cu3O6.96 সিরামিকসে ফটোভোলটাইক প্রভাবের উৎপত্তি। বিজ্ঞান প্রতিবেদন 5, 11504 (2015)। https://doi.org/10.1038/srep11504
একটি মন্তব্য জমা দেওয়ার মাধ্যমে আপনি আমাদের শর্তাবলী এবং সম্প্রদায় নির্দেশিকা মেনে চলতে সম্মত হন। যদি আপনি এমন কিছু খুঁজে পান যা আপত্তিজনক বা আমাদের শর্তাবলী বা নির্দেশিকা মেনে চলে না, তাহলে দয়া করে এটিকে অনুপযুক্ত হিসাবে চিহ্নিত করুন।
পোস্টের সময়: এপ্রিল-২২-২০২০