Daalụ maka ịga nature.com. Ị na-eji ụdị ihe nchọgharị nke nwere nkwado CSS pere mpe. Iji nweta ahụmịhe kachasị mma, anyị na-akwado ka ị jiri ihe nchọgharị kachasị ọhụrụ (ma ọ bụ gbanyụọ ụdị ndakọrịta na Internet Explorer). Ka ọ dị ugbu a, iji hụ na nkwado na-aga n'ihu, anyị na-egosi saịtị ahụ na-enweghị ụdị na JavaScript.
Anyị na-akọ akụkọ mmetụta fotovoltaic dị egwu na seramiiki YBa2Cu3O6.96 (YBCO) n'etiti 50 na 300 K nke ọkụ na-acha anụnụ anụnụ na-akpali, nke metụtara kpọmkwem superconductivity nke YBCO na njikọ elektrọd YBCO-metallic. Enwere mgbanwe polarity maka voltaji sekit mepere emepe Voc na obere sekit ugbu a Isc mgbe YBCO na-agafe site na superconducting gaa na ọnọdụ resistive. Anyị na-egosi na enwere ike eletriki n'ofe superconductor-normal metal interface, nke na-enye ike nkewa maka ụzọ abụọ electron-hole photo-induced. Ike interface a na-aga site na YBCO gaa na electrode metal mgbe YBCO na-achịkwa ma na-agbanwe gaa n'akụkụ nke ọzọ mgbe YBCO na-aghọ onye na-anaghị achịkwa. Isi mmalite nke ike nwere ike jikọtara ya na mmetụta nso na njikọ metal-superconductor mgbe YBCO na-achịkwa ma a na-eme atụmatụ na uru ya bụ ~10–8 mV na 50 K yana ike laser nke 502 mW/cm2. Njikọta nke ihe ụdị p YBCO na ọnọdụ nkịtị na ihe ụdị n Ag-paste na-emepụta njikọ quasi-pn nke na-akpata omume fotovoltaic nke seramiiki YBCO na okpomọkụ dị elu. Nchọpụta anyị nwere ike ime ka e nwee ngwa ọhụrụ nke ngwaọrụ photon-elektrọnik ma mee ka a matakwuo mmetụta dị nso na superconductor-metal interface.
A kọọla voltaji foto na-akpali akpali na superconductors dị elu na mbido afọ 1990 ma nyochaa nke ọma kemgbe ahụ, mana ọdịdị na usoro ya ka dị mgbagwoju anya1,2,3,4,5. A na-amụ ihe nkiri YBa2Cu3O7-δ (YBCO) dị gịrịgịrị6,7,8 karịsịa n'ụdị sel photovoltaic (PV) n'ihi oghere ike ya a na-agbanwe agbanwe9,10,11,12,13. Agbanyeghị, nguzogide dị elu nke substrate na-eduga mgbe niile na obere arụmọrụ mgbanwe nke ngwaọrụ ahụ ma na-ekpuchi ihe onwunwe PV bụ isi nke YBCO8. N'ebe a, anyị na-akọ akụkọ mmetụta fotovoltaic dị egwu nke ọkụ blue-laser (λ = 450 nm) na seramiiki YBa2Cu3O6.96 (YBCO) kpatara n'etiti 50 na 300 K (Tc ~ 90 K). Anyị na-egosi na mmetụta PV metụtara kpọmkwem na superconductivity nke YBCO na ọdịdị nke njikọ elektrọd YBCO-metallic. Enwere mgbanwe polarity maka voltaji sekit mepere emepe Voc na obere sekit Isc mgbe YBCO na-agafe site na usoro superconducting gaa na ọnọdụ resistive. A na-atụ aro na enwere ike eletriki n'ofe superconductor-normal metal interface, nke na-enye ike nkewa maka ụzọ abụọ electron-hole photo-induced. Ike interface a na-aga site na YBCO gaa na electrode metal mgbe YBCO na-achịkwa ma na-agbanwe gaa na ntụziaka ọzọ mgbe ihe nlele ahụ na-aghọghị superconducting. Isi mmalite nke ike nwere ike jikọtara ya na mmetụta nso14,15,16,17 na njikọ metal-superconductor mgbe YBCO na-achịkwa ma a na-eme atụmatụ na uru ya dị ~10−8 mV na 50 K yana ike laser nke 502 mW/cm2. Njikọta nke ihe ụdị p-ụdị YBCO na ọnọdụ nkịtị yana ihe ụdị n-ụdị Ag-paste na-etolite, o yikarịrị, njikọ quasi-pn nke bụ maka omume PV nke seramiiki YBCO na okpomọkụ dị elu. Ihe ndị anyị hụrụ na-eme ka anyị ghọtakwuo ebe mmetụta PV si malite na seramiiki YBCO nke na-eme ka okpomọkụ dị elu na-eduzi ma na-eme ka o kwe omume iji ya na ngwaọrụ optoelectronic dịka ihe nchọpụta ọkụ ngwa ngwa na-adịghị arụ ọrụ wdg.
Foto 1a–c na-egosi na njirimara IV nke ihe nlele seramiiki YBCO na 50 K. Na-enweghị ìhè ọkụ, voltaji n'ofe ihe nlele ahụ na-anọgide na efu na mgbanwe ọkụ, dịka a pụrụ ịtụ anya ya site na ihe na-eduzi ihe. Mmetụta fotovoltaic doro anya na-apụta mgbe a na-eduzi ọkụ laser na kathode (Foto 1a): usoro IV ndị yiri I-axis na-agbada ala na mmụba ike laser. O doro anya na enwere voltaji foto na-adịghị mma ọbụlagodi na-enweghị ọkụ ọ bụla (a na-akpọkarị voltaji sekit mepere emepe Voc). Ndagwurugwu efu nke usoro IV na-egosi na ihe nlele ahụ ka na-eduzi ihe karịrị ike n'okpuru ọkụ laser.
(a–c) na 300 K (e–g). E nwetara uru nke V(I) site na ịcha ọkụ eletrik site na −10 mA ruo +10 mA na oghere ikuku. Naanị akụkụ nke data nnwale ka egosiri maka idoanya. a, Njirimara voltaji ugbu a nke YBCO nke a tụrụ site na ntụpọ laser dị na kathode (i). Usoro IV niile bụ ahịrị kwụ ọtọ kwụ ọtọ na-egosi na ihe nlele ahụ ka na-eduzi nke ọma na radieshon laser. Usoro ahụ na-agbada na ike laser na-abawanye, na-egosi na enwere ike adịghị mma (Voc) n'etiti ụzọ voltaji abụọ ọbụlagodi na enweghị ọkụ eletrik. Usoro IV anaghị agbanwe agbanwe mgbe a na-eduzi laser ahụ n'etiti ihe nlele ahụ na ether 50 K (b) ma ọ bụ 300 K (f). Ahịrị kwụ ọtọ na-aga elu ka ana-enwu anode (c). A na-egosi ụdị atụmatụ nke njikọ metal-superconductor na 50 K na d. A na-enye njirimara voltaji ugbu a nke steeti nkịtị YBCO na 300 K nke a tụrụ na oghere laser na-atụ aka na kathode na anode na e na g n'otu n'otu. N'adịghị ka nsonaazụ dị na 50 K, mkpọda na-abụghị efu nke ahịrị kwụ ọtọ na-egosi na YBCO nọ n'ọnọdụ nkịtị; uru nke Voc na-agbanwe agbanwe na ike ọkụ n'akụkụ dị iche, na-egosi usoro nkewa chaja dị iche. E gosipụtara nhazi interface nwere ike na 300 K na hj. Foto ezigbo nke ihe nlele ahụ nwere ndị ndu.
YBCO nke jupụtara na oxygen n'ọnọdụ superconducting nwere ike ịmịkọrọ ihe fọrọ nke nta ka ọ bụrụ ìhè anyanwụ zuru oke n'ihi obere oghere ike ya (Eg)9,10, si otú a na-emepụta ụzọ abụọ nke oghere electron (e-h). Iji mepụta voltaji sekit mepere emepe Voc site na ịmịkọrọ photons, ọ dị mkpa ikewapụ ụzọ abụọ nke foto mepụtara n'ebe dị iche iche tupu njikọta emee18. Voc na-adịghị mma, ma e jiri ya tụnyere cathode na anode dịka egosiri na Fig. 1i, na-egosi na enwere ike eletrik n'ofe njikọ metal-superconductor, nke na-ekpochapụ electrons na anode na oghere na cathode. Ọ bụrụ na nke a bụ eziokwu, e kwesịkwara inwe ike ịdọ aka site na superconductor gaa na electrode metal na anode. N'ihi ya, a ga-enweta Voc dị mma ma ọ bụrụ na a na-enwu mpaghara sample dị nso na anode. Ọzọkwa, ekwesịghị inwe voltaji foto kpatara mgbe a na-atụ aka na mpaghara dị anya site na electrodes. Ọ bụ eziokwu dịka a pụrụ ịhụ na Fig. 1b,c!.
Mgbe ntụpọ ìhè si na elektrọd kathode gaa n'etiti ihe nlele ahụ (ihe dị ka 1.25 mm dị iche na njikọ ndị ahụ), enweghị mgbanwe nke usoro IV na enweghị Voc a ga-ahụ na mmụba nke ike laser ruo na uru kachasị dị (Foto 1b). N'ezie, enwere ike ịkọwa nsonaazụ a na ndụ ole na ole nke ndị na-ebu foto na-akpata na enweghị ike nkewa na ihe nlele ahụ. Enwere ike ịmepụta ụzọ abụọ nke oghere elektrọn mgbe ọ bụla a na-enwu ihe nlele ahụ, mana ọtụtụ n'ime ụzọ abụọ e-h ga-ebibi ma a hụghị mmetụta fotovoltaic ma ọ bụrụ na ntụpọ laser ahụ daa n'ebe dị anya site na elektrọd ọ bụla. Na-ebugharị ntụpọ laser ahụ gaa na elektrọd anode, usoro IV na-aga n'akụkụ axis I na-aga elu na mmụba nke ike laser (Foto 1c). Ubi eletriki arụnyere n'ime ya dị na njikọ metal-superconductor na anode. Agbanyeghị, elektrọd metal na-ejikọ na ndu dị mma nke sistemụ nnwale oge a. A na-akwaga oghere ndị laser mepụtara na ndu anode ma si otú a na-ahụ Voc dị mma. Nsonaazụ egosiri ebe a na-enye ihe akaebe siri ike na enwere ike njikọ nke na-atụ aka site na superconductor gaa na electrode ígwè.
A na-egosi mmetụta fotovoltaic na seramiiki YBa2Cu3O6.96 na 300 K na Fig. 1e–g. Na-enweghị ìhè ọkụ, usoro IV nke ihe nlele ahụ bụ ahịrị kwụ ọtọ na-agafe mmalite. Ahịrị kwụ ọtọ a na-aga elu n'akụkụ nke mbụ yana mmụba ike laser na-enwu na ndu cathode (Fig. 1e). E nwere ikpe abụọ na-egbochi mmasị maka ngwaọrụ fotovoltaic. Ọnọdụ sekit dị mkpụmkpụ na-eme mgbe V = 0. A na-akpọ ugbu a na nke a dị ka ọkụ sekit dị mkpụmkpụ (Isc). Ikpe nke abụọ na-egbochi bụ ọnọdụ sekit mepere emepe (Voc) nke na-eme mgbe R→∞ ma ọ bụ ugbu a bụ efu. Foto 1e na-egosi nke ọma na Voc dị mma ma na-abawanye ka ọkụ na-abawanye, n'adịghị ka nsonaazụ enwetara na 50 K; ebe a na-ahụ Isc na-adịghị mma ka ọ na-abawanye na nha na ọkụ ọkụ, omume nkịtị nke mkpụrụ ndụ anyanwụ nkịtị.
N'otu aka ahụ, mgbe a na-atụ aka na oghere laser n'ebe dị anya site na elektrọd, usoro V(I) anaghị adabere na ike laser ahụ, ọ dịghịkwa mmetụta fotovoltaic pụtara (Foto 1f). Dịka nha ahụ dị na 50 K, usoro IV na-aga n'akụkụ nke ọzọ ka a na-enwu ọkụ elektrọd anode (Foto 1g). Nsonaazụ ndị a niile enwetara maka sistemụ paste YBCO-Ag a na 300 K na-enwu ọkụ leza n'ọnọdụ dị iche iche nke ihe nlele ahụ kwekọrọ na ike interface dị iche na nke a hụrụ na 50 K.
Ọtụtụ elektrọn na-agbakọta na Cooper abụọ n'ime YBCO superconductor n'okpuru okpomọkụ mgbanwe ya Tc. Mgbe ha nọ na electrode ígwè, elektrọn niile na-anọgide n'ụdị otu. Enwere nnukwu gradient njupụta maka elektrọn abụọ na Cooper abụọ n'akụkụ njikọ metal-superconductor. Elektrọn ndị nwere ọtụtụ ihe na-ebu ígwè ga-agbasa na mpaghara superconductor, ebe ọtụtụ ndị nwere Cooper-pairs na mpaghara YBCO ga-agbasa na mpaghara metal. Ka Cooper na-ebu ọtụtụ chajị ma nwee nnukwu mmegharị karịa elektrọn abụọ na-agbasa site na YBCO gaa na mpaghara metal, a na-ahapụ atọm chajị dị mma, nke na-ebute ubi eletriki na mpaghara chajị oghere. E gosiri ntụziaka nke ubi eletriki a na eserese eserese Fig. 1d. Ọkụ photon na-eme nso mpaghara chajị oghere nwere ike ịmepụta ụzọ abụọ nke a ga-ekewapụ ma kpochapụ na-emepụta photocurrent na ntụgharị ihu azụ. Ozugbo elektrọn ndị ahụ si na mpaghara eletriki arụ ọrụ pụta, a na-ejikọta ha abụọ ma na-asọba na electrode nke ọzọ na-enweghị nguzogide. N'okwu a, Voc dị iche na polarity edobere ma na-egosi uru na-adịghị mma mgbe ọkụ laser na-egosi mpaghara gbara electrode na-adịghị mma gburugburu. Site na uru nke Voc, enwere ike ịtụle ikike dị n'ofe interface ahụ: anya dị n'etiti voltaji abụọ d bụ ~5 × 10−3 m, ọkpụrụkpụ nke njikọ metal-superconductor, di, kwesịrị ịbụ otu usoro nha ahụ dị ka ogologo njikọ nke superconductor YBCO (~1 nm)19,20, were uru nke Voc = 0.03 mV, a na-enyocha Vms nwere ike na njikọ metal-superconductor ka ọ bụrụ ~10−11 V na 50 K yana ike laser nke 502 mW/cm2, site na iji nha nha,
Anyị chọrọ imesi ike ebe a na enweghị ike ịkọwa voltaji foto kpatara site na mmetụta okpomọkụ foto. E gosila na nnwale na Seebeck coefficient nke superconductor YBCO bụ Ss = 021. Seebeck coefficient maka waya ọla kọpa dị na oke SCu = 0.34–1.15 μV/K3. Enwere ike ibuli okpomọkụ nke waya ọla kọpa na ntụpọ laser site na obere ego nke 0.06 K yana oke ike laser dị na 50 K. Nke a nwere ike imepụta ike thermoelectric nke 6.9 × 10−8 V nke dị obere karịa Voc enwetara na Fig 1 (a). O doro anya na mmetụta thermoelectric dị obere nke na ọ gaghị akọwa nsonaazụ nnwale ahụ. N'ezie, mgbanwe okpomọkụ nke sitere na radieshon laser ga-apụ n'anya n'ime ihe na-erughị otu nkeji ka e wee leghara onyinye sitere na mmetụta okpomọkụ anya n'enweghị nsogbu.
Mmetụta fotovoltaic a nke YBCO na okpomọkụ ụlọ na-egosi na usoro nkewa chajị dị iche na-emetụta ebe a. Ịkwado YBCO nke ọma n'ọnọdụ nkịtị bụ ihe p-ụdị nwere oghere dị ka chajị carrier22,23, ebe Ag-paste metallic nwere njirimara nke ihe n-ụdị. Dị ka njikọ pn, mgbasa nke elektrọn na silver mado na oghere dị na seramiiki YBCO ga-emepụta ubi eletriki dị n'ime nke na-atụ aka na seramiiki YBCO na njikọ ahụ (Fig. 1h). Ọ bụ ubi dị n'ime a na-enye ike nkewa ma na-eduga na Voc dị mma na Isc na-adịghị mma maka sistemụ pasta YBCO-Ag na okpomọkụ ụlọ, dịka egosiri na Fig. 1e. N'aka nke ọzọ, Ag-YBCO nwere ike ịmepụta njikọ Schottky ụdị p nke na-edugakwa na ike interface nwere otu polarity dị ka na ụdị egosiri n'elu24.
Iji nyochaa usoro evolushọn zuru ezu nke ihe ndị dị na fotovoltaic n'oge mgbanwe superconducting nke YBCO, a tụrụ usoro IV nke ihe nlele ahụ na 80 K site na iji ike laser ahọpụtara na-enwu na elektrọd cathode (Foto 2). Na-enweghị radieshon laser, voltaji dị n'ofe ihe nlele ahụ na-anọgide na efu n'agbanyeghị ugbu a, na-egosi ọnọdụ superconducting nke ihe nlele ahụ na 80 K (Foto 2a). Dịka data enwetara na 50 K, usoro IV dị n'akụkụ axis I na-agbada ala na mmụba ike laser ruo mgbe e ruru uru dị mkpa Pc. N'elu ike laser dị mkpa a (Pc), superconductor na-agafe mgbanwe site na usoro superconducting gaa na usoro resistive; voltaji ahụ na-amalite ịbawanye na ugbu a n'ihi ọdịdị nke iguzogide na superconductor. N'ihi ya, usoro IV na-amalite ijikọ na axis I na axis V na-eduga na Voc na-adịghị mma na Isc dị mma na mbụ. Ugbu a, ihe nlele ahụ yiri ka ọ nọ n'ọnọdụ pụrụ iche ebe polarity nke Voc na Isc dị oke mkpa maka ike ọkụ; na obere mmụba na ike ọkụ, a na-agbanwe Isc site na possible gaa na negative na Voc site na negative gaa na possible uru, na-agafe mmalite (enwere ike ịhụ mmetụta dị elu nke ihe ndị dị na fotovoltaic, karịsịa uru nke Isc, gaa na ìhè ọkụ nke ọma na Fig. 2b). Na ike laser kachasị elu dị, usoro IV na-ezube ịdị ka ibe ha, na-egosi ọnọdụ nkịtị nke ihe nlele YBCO.
E tinyere ebe etiti ntụpọ laser gburugburu elektrọd cathode (lee Fig. 1i). a, Usoro IV nke YBCO e tinyere ọkụ na ike laser dị iche iche. b (elu), Ndabere ike laser nke voltaji sekit mepere emepe Voc na obere oge sekit Isc. Enweghị ike inweta ụkpụrụ Isc na ike ọkụ dị ala (< 110 mW/cm2) n'ihi na usoro IV dị ka akụkụ I mgbe ihe nlele ahụ dị na ọnọdụ superconducting. b (ala), nguzogide dị iche iche dịka ọrụ nke ike laser.
A na-egosi n'ihe osise 2b (elu). Enwere ike ịkọwa ihe ndị dị na fotovoltaic n'ógbè atọ nke ike ọkụ. Mpaghara mbụ dị n'etiti 0 na Pc, ebe YBCO na-eme superconducting, Voc bụ ihe na-adịghị mma ma na-ebelata (uru zuru oke na-abawanye) na ike ọkụ ma na-eru opekempe na Pc. Mpaghara nke abụọ sitere na Pc gaa na ike dị mkpa ọzọ P0, ebe Voc na-abawanye ebe Isc na-ebelata ka ike ọkụ na-abawanye ma ha abụọ na-eru efu na P0. Mpaghara nke atọ dị n'elu P0 ruo mgbe e ruru ọnọdụ YBCO nkịtị. Ọ bụ ezie na ma Voc na Isc na-agbanwe site na ike ọkụ n'otu ụzọ ahụ dị na mpaghara 2, ha nwere polarity dị iche karịa ike dị mkpa P0. Ihe dị mkpa nke P0 bụ na enweghị mmetụta fotovoltaic na usoro nkewa chajị na-agbanwe n'ụzọ dị mma n'ebe a kpọmkwem. Ihe nlele YBCO na-aghọ ihe na-anaghị achịkwa ike ọkụ a mana ọnọdụ nkịtị a ka ga-eru.
N'ụzọ doro anya, njirimara fotovoltaic nke sistemụ ahụ nwere njikọ chiri anya na superconductivity nke YBCO na mgbanwe superconductivity ya. E gosipụtara nguzogide dị iche, dV/dI, nke YBCO na Fig. 2b (ala) dị ka ọrụ nke ike laser. Dịka ekwuru na mbụ, ike eletrik arụnyere n'ime interface n'ihi isi mgbasa Cooper pair site na superconductor gaa na metal. Dịka nke a hụrụ na 50 K, a na-eme ka mmetụta photovoltaic dịkwuo mma ka ike laser na-abawanye site na 0 ruo Pc. Mgbe ike laser ruru uru dị ntakịrị karịa Pc, usoro IV na-amalite ịtụgharị ma nguzogide nke ihe nlele ahụ amalite ịpụta, mana polarity nke ike interface agbanwebeghị. A nyochaala mmetụta nke mkpali anya na superconductivity na mpaghara a na-ahụ anya ma ọ bụ nso-IR. Ọ bụ ezie na usoro bụ isi bụ imebi ụzọ Cooper ma bibie superconductivity25,26, n'ọnọdụ ụfọdụ enwere ike ime ka mgbanwe superconductivity ka mma27,28,29, enwere ike ịkpalite usoro ọhụrụ nke superconductivity30. Enwere ike ịkọwa na enweghị ike ịchịkwa ihe dị n'ime Pc bụ mmebi nke foto ahụ kpatara. N'ebe P0 dị, ikike dị n'ofe interface ahụ na-aghọ efu, na-egosi na njupụta chaja n'akụkụ abụọ nke interface ahụ ruru otu ọkwa n'okpuru ike ìhè a kpọmkwem. Mmụba ọzọ na ike laser na-eme ka e bibie ọtụtụ ụzọ Cooper ma gbanwee YBCO nwayọ nwayọ ka ọ bụrụ ihe ụdị p. Kama mgbasa nke electron na Cooper pair, njirimara nke interface ahụ na-ekpebi ugbu a site na mgbasa nke electron na oghere nke na-eduga na mgbanwe polarity nke ubi eletriki na interface ahụ ma si otú a bụrụ Voc dị mma (tụnyere Fig.1d,h). Na ike laser dị elu, nguzogide dị iche nke YBCO zuru oke na uru kwekọrọ na ọnọdụ nkịtị ma ma Voc na Isc na-agbanwekarị n'usoro na ike laser (Fig. 2b). Ihe a chọpụtara na radieshon laser na steeti nkịtị YBCO agaghị agbanwezi nguzogide ya na njirimara nke njikọ superconductor-metal kama ọ na-eme ka ntinye nke ụzọ electron-hole dịkwuo elu.
Iji nyochaa mmetụta nke okpomọkụ na njirimara fotovoltaic, e tinyere usoro ígwè-superconductor na katode ahụ site na iji laser anụnụ anụnụ nke ike 502 mW/cm2. E nyere usoro IV enwetara na okpomọkụ ahọpụtara n'etiti 50 na 300 K na Fig. 3a. Enwere ike nweta voltaji sekit mepere emepe Voc, obere sekit ugbu a Isc na nguzogide dị iche iche site na usoro IV ndị a ma egosiri na Fig. 3b. Na-enweghị ìhè ọkụ, usoro IV niile a tụrụ na okpomọkụ dị iche iche na-agafe mmalite dịka a tụrụ anya ya (ntinye nke Fig. 3a). Àgwà IV na-agbanwe nke ukwuu na okpomọkụ na-abawanye mgbe usoro ahụ na-enwu site na usoro ahụ site na ìhè laser siri ike (502 mW/cm2). Na obere okpomọkụ, usoro IV bụ ahịrị kwụ ọtọ yiri nke I-axis nwere ụkpụrụ ọjọọ nke Voc. Usoro a na-aga elu na okpomọkụ na-abawanye ma na-agbanwe nwayọ nwayọ ka ọ bụrụ ahịrị nwere mkpọda na-abụghị efu na okpomọkụ dị oke mkpa Tcp (Fig. 3a (n'elu)). O yiri ka usoro IV niile na-agbagharị gburugburu isi ihe dị na nkeji nke atọ. Voc na-abawanye site na uru na-adịghị mma gaa na nke dị mma ebe Isc na-ebelata site na uru na-adịghị mma gaa na nke dị mma. N'elu okpomọkụ mgbanwe superconductor mbụ Tc nke YBCO, usoro IV na-agbanwe n'ụzọ dị iche na okpomọkụ (ala nke Fig. 3a). Nke mbụ, etiti ntụgharị nke usoro IV na-aga na quadrant mbụ. Nke abụọ, Voc na-anọgide na-ebelata ma Isc na-abawanye ka okpomọkụ na-abawanye (n'elu Fig. 3b). Nke atọ, mkpọda nke usoro IV na-abawanye n'usoro na okpomọkụ na-ebute oke okpomọkụ dị mma nke iguzogide YBCO (ala nke Fig. 3b).
Ndabere okpomọkụ nke njirimara fotovoltaic maka sistemụ paste YBCO-Ag n'okpuru ọkụ laser 502 mW/cm2.
E tinyere ebe a na-ahụ maka ntụpọ laser gburugburu elektrọd cathode (lee Fig. 1i). a, usoro IV enwetara site na 50 ruo 90 K (elu) na site na 100 ruo 300 K (ala) yana mmụba okpomọkụ nke 5 K na 20 K, n'otu n'otu. Tinye a na-egosi njirimara IV na ọtụtụ okpomọkụ n'ọchịchịrị. Usoro niile na-agafe ebe mmalite. b, voltaji sekit mepere emepe Voc na obere sekit ugbu a Isc (elu) na nguzogide dị iche, dV/dI, nke YBCO (ala) dịka ọrụ nke okpomọkụ. A naghị enye okpomọkụ mgbanwe efu Tcp n'ihi na ọ dị oke nso na Tc0.
Enwere ike ịmata okpomọkụ atọ dị oke mkpa site na Fig. 3b: Tcp, nke YBCO na-aghọ nke na-anaghị achịkwa ihe; Tc0, nke ma Voc na Isc na-aghọ efu na Tc, okpomọkụ mgbanwe mbụ nke YBCO na-enweghị radieshon laser. N'okpuru Tcp ~ 55 K, YBCO nke laser na-egbukepụ egbukepụ nọ n'ọnọdụ superconducting yana oke mkpokọta nke Cooper abụọ. Mmetụta nke radieshon laser bụ ibelata okpomọkụ mgbanwe superconducting efu site na 89 K ruo ~55 K (ala nke Fig. 3b) site na ibelata mkpokọta Cooper abụọ na mgbakwunye na imepụta voltaji fotovoltaic na ugbu a. Mmụba okpomọkụ na-agbajikwa ụzọ Cooper abụọ ahụ nke na-eduga na obere ikike na interface. N'ihi ya, uru zuru oke nke Voc ga-adị obere, ọ bụ ezie na a na-etinye otu ike nke ọkụ laser. Ike interface ahụ ga-adị obere ma dị obere ka mmụba ọzọ na okpomọkụ wee rute efu na Tc0. Enweghị mmetụta photovoltaic na ebe pụrụ iche a n'ihi na enweghị ubi dị n'ime iji kewaa ụzọ electron-hole nke foto kpatara. Mgbanwe polarity nke ike na-eme n'elu okpomọkụ dị oke mkpa a ka njupụta chaja efu dị na Ag paste karịrị nke dị na YBCO nke a na-ebufe nwayọ nwayọ na ihe p-ụdị. N'ebe a, anyị chọrọ imesi ike na mgbanwe polarity nke Voc na Isc na-eme ozugbo mgbanwe superconducting efu na-eguzogide, n'agbanyeghị ihe kpatara mgbanwe ahụ. Ihe a hụrụ na-ekpughe nke ọma, maka oge mbụ, njikọ dị n'etiti superconductivity na mmetụta photovoltaic metụtara ike njikọ metal-superconductor. Ọdịdị nke ike a n'ofe superconductor-normal metal interface abụrụla ihe a na-elekwasị anya na nyocha kemgbe ọtụtụ iri afọ gara aga mana enwere ọtụtụ ajụjụ ka na-eche ka a zaa. Ntụle nke mmetụta photovoltaic nwere ike ịbụ ụzọ dị irè maka inyocha nkọwa (dịka ike ya na polarity wdg) nke ike dị mkpa a ma si otú a na-enye ìhè na mmetụta dị nso superconductor okpomọkụ dị elu.
Mmụba ọzọ na okpomọkụ site na Tc0 ruo Tc na-eduga na obere mkpokọta nke Cooper na mmụba na ikike interface ma si otú a buru ibu Voc. Na Tc, mkpokọta nke Cooper na-aghọ efu na ikike nrụpụta na interface ahụ ruru oke, na-ebute oke Voc na obere Isc. Mmụba ngwa ngwa nke Voc na Isc (uru zuru oke) na oke okpomọkụ a kwekọrọ na mgbanwe superconducting nke a na-agbasa site na ΔT ~ 3 K ruo ~34 K site na laser radieshon nke ike 502 mW/cm2 (Fig. 3b). Na ọnọdụ nkịtị dị n'elu Tc, voltaji sekit mepere emepe Voc na-ebelata na okpomọkụ (n'elu Fig. 3b), yiri omume kwụ ọtọ nke Voc maka mkpụrụ ndụ anyanwụ nkịtị dabere na njikọ pn31,32,33. Ọ bụ ezie na ọnụego mgbanwe nke Voc na okpomọkụ (−dVoc/dT), nke dabere nke ukwuu na ike laser, dị obere karịa nke mkpụrụ ndụ anyanwụ nkịtị, oke okpomọkụ nke Voc maka njikọ YBCO-Ag nwere otu usoro nha dị ka nke mkpụrụ ndụ anyanwụ. Mmiri mmiri nke njikọ pn maka ngwaọrụ mkpụrụ ndụ anyanwụ nkịtị na-abawanye ka okpomọkụ na-arị elu, na-eduga na mbelata na Voc ka okpomọkụ na-arị elu. Usoro IV nke a hụrụ maka sistemụ Ag-superconductor a, nke mbụ bụ obere ike njikọ na nke abụọ njikọ azụ na azụ nke heterojunctions abụọ ahụ, na-eme ka o sie ike ịchọpụta mmiri mmiri mmiri. Agbanyeghị, ọ na-eme ka o kwe omume na otu ndabere okpomọkụ nke mmiri mmiri mmiri ahụ bụ ihe kpatara omume Voc a hụrụ na nnwale anyị. Dịka nkọwa ahụ si dị, Isc bụ mmiri mmiri achọrọ iji mepụta voltaji na-adịghị mma iji kwụọ ụgwọ Voc ka voltaji niile wee bụrụ efu. Ka okpomọkụ na-abawanye, Voc na-adị obere nke na achọrọ obere mmiri mmiri iji mepụta voltaji na-adịghị mma. Ọzọkwa, nguzogide nke YBCO na-abawanye n'usoro na okpomọkụ dị n'elu Tc (ala nke Fig. 3b), nke na-enyekwa aka na obere uru zuru oke nke Isc na okpomọkụ dị elu.
Rịba ama na a na-enweta nsonaazụ e nyere na Fig 2,3 site na iji laser radieshon na mpaghara gburugburu elektrọd cathode. E mekwara nha site na iji laser spot dị na anode, a hụkwara njirimara IV yiri ya, ewezuga na a gbanwere polarity nke Voc na Isc n'okwu a. Data ndị a niile na-eduga na usoro maka mmetụta photovoltaic, nke nwere njikọ superconductor-metal.
Na nchịkọta, a tụọla njirimara IV nke sistemụ pasta YBCO-Ag nke na-eme ka laser na-enwu gbaa dị ka ọrụ nke okpomọkụ na ike laser. A hụla mmetụta photovoltaic dị egwu na oke okpomọkụ site na 50 ruo 300 K. Achọpụtara na njirimara photovoltaic na-ejikọta nke ọma na superconductivity nke seramiiki YBCO. Mgbanwe polarity nke Voc na Isc na-eme ozugbo mgbe superconducting nke foto kpatara gaa na mgbanwe na-abụghị superconducting. Ndabere okpomọkụ nke Voc na Isc nke a tụrụ na ike laser edobere na-egosikwa mgbanwe polarity dị iche na okpomọkụ dị oke mkpa n'elu nke ihe nlele ahụ na-aghọ ihe na-eguzogide. Site n'ịchọta ntụpọ laser ahụ gaa n'akụkụ dị iche iche nke ihe nlele ahụ, anyị na-egosi na enwere ike eletrik n'ofe interface ahụ, nke na-enye ike nkewa maka ụzọ abụọ electron-hole nke foto ahụ kpatara. Ike interface a na-eduga site na YBCO gaa na electrode metal mgbe YBCO na-achịkwa ma na-agbanwe gaa n'akụkụ nke ọzọ mgbe ihe nlele ahụ na-aghọ ihe na-adịghị achịkwa. Isi mmalite nke ike nwere ike ịbụ njikọ ebumpụta ụwa na mmetụta nso na njikọ metal-superconductor mgbe YBCO na-achịkwa ihe dị elu ma a na-eme atụmatụ na ọ ga-abụ ~10−8 mV na 50 K yana ike laser nke 502 mW/cm2. Mmekọrịta nke ihe p-ụdị YBCO na ọnọdụ nkịtị na ihe n-ụdị Ag-paste na-emepụta njikọ quasi-pn nke bụ maka omume fotovoltaic nke seramiiki YBCO na okpomọkụ dị elu. Ihe ndị a hụrụ n'elu na-eme ka ìhè dị na mmetụta PV na seramiiki YBCO na-achịkwa ihe dị elu ma na-emeghe ụzọ maka ngwa ọhụrụ na ngwaọrụ optoelectronic dị ka ihe nchọpụta ọkụ ngwa ngwa na-agafe agafe na ihe nchọpụta foton otu.
E mere nnwale mmetụta fotovoltaic na ihe nlele seramiiki YBCO nke ọkpụrụkpụ 0.52 mm na ọdịdị akụkụ anọ 8.64 × 2.26 mm2 ma na-enye ọkụ site na laser-blue na-aga n'ihu (λ = 450 nm) yana nha ntụpọ laser nke 1.25 mm na radius. Iji ihe nlele ihe nkiri buru ibu kama nke dị gịrịgịrị na-enyere anyị aka ịmụ ihe gbasara fotovoltaic nke superconductor na-enweghị nsogbu mmetụta mgbagwoju anya nke substrate6,7. Ọzọkwa, ihe buru ibu nwere ike ịba uru maka usoro nkwadebe dị mfe ya na ọnụ ahịa dị ala. A na-ejikọta waya ndị na-eduga ọla kọpa na ihe nlele YBCO na pasta ọlaọcha na-eme electrodes okirikiri anọ dị ihe dị ka 1 mm na dayameta. Anya dị n'etiti elektrọd voltaji abụọ ahụ bụ ihe dị ka 5 mm. A tụrụ njirimara IV nke ihe nlele ahụ site na iji magnetometer sample vibration (VersaLab, Quantum Design) na windo kristal quartz. Ejiri usoro waya anọ nkịtị nweta usoro IV. E gosiri ọnọdụ elektrọd na ntụpọ laser na Fig. 1i.
Otu esi akpọtụ uche n'isiokwu a: Yang, F. et al. Mmalite nke mmetụta fotovoltaic na seramiiki YBa2Cu3O6.96 na-eduzi ihe ndị ọzọ. Sci. Rep. 5, 11504; doi: 10.1038/srep11504 (2015).
Chang, CL, Kleinhammes, A., Moulton, WG & Testardi, LR Symmetry-forbided voltaji laser induced na YBa2Cu3O7. Phys. Rev. B 41, 11564–11567 (1990).
Kwok, HS, Zheng, JP & Dong, SY Mmalite nke akara fotovoltaic na-adịghị mma na Y-Ba-Cu-O. Phys. Rev. B 43, 6270–6272 (1991).
Wang, LP, Lin, JL, Feng, QR & Wang, GW Ntụle nke voltaji ndị na-eduzi ihe karịrị akarị nke Bi-Sr-Ca-Cu-O. Phys. Rev. B 46, 5773–5776 (1992).
Tate, KL, na ndị ọzọ. Voltaji laser na-akpali oge na ihe nkiri YBa2Cu3O7-x nke okpomọkụ ụlọ. J. Appl. Phys. 67, 4375–4376 (1990).
Kwok, HS & Zheng, JP Mmeghachi omume fotovoltaic na-adịghị mma na YBa2Cu3O7. Phys. Rev. B 46, 3692–3695 (1992).
Muraoka, Y., Muramatsu, T., Yamaura, J. & Hiroi, Z. Ntinye oghere nke YBa2Cu3O7−x mepụtara na foto n'ime heterostructure oxide. Appl. Phys. Lett. 85, 2950–2952 (2004).
Asakura, D. na ndị ọzọ. Ọmụmụ ihe gbasara mwepụ foto nke ihe nkiri YBa2Cu3Oy dị gịrịgịrị n'okpuru ìhè ọkụ. Phys. Rev. Lett. 93, 247006 (2004).
Yang, F. et al. Mmetụta fotovoltaic nke YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb heterojunction annealed na nrụgide akụkụ oxygen dị iche iche. Mater. Lett. 130, 51–53 (2014).
Aminov, BA na ndị ọzọ. Nhazi oghere abụọ na kristal otu Yb(Y)Ba2Cu3O7-x. J. Supercond. 7, 361–365 (1994).
Kabanov, VV, Demsar, J., Podobnik, B. & Mihailovic, D. Mmetụta ntụrụndụ nke Quasiparticle na superconductors nwere nhazi oghere dị iche iche: Echiche na nnwale na YBa2Cu3O7-δ. Phys. Rev. B 59, 1497–1506 (1999).
Sun, JR, Xiong, CM, Zhang, YZ & Shen, BG Nhazi nke YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb heterojunction. Appl. Phys. Lett. 87, 222501 (2005).
Kamarás, K., Porter, CD, Doss, MG, Herr, SL & Tanner, DB Ntinye uche na oke conductivity na YBa2Cu3O7-δ. Phys. Rev. Lett. 59, 919–922 (1987).
Yu, G., Heeger, AJ & Stucky, G. Nhazi foto nke na-agbanwe agbanwe na kristal otu semiconducting nke YBa2Cu3O6.3: chọọ ọnọdụ metal nke na-agbanwe foto na maka superconductivity nke na-akpali foto. Obodo Steeti Solid. 72, 345–349 (1989).
McMillan, WL Ụdị Tunneling nke mmetụta nso nke superconducting. Phys. Rev. 175, 537–542 (1968).
Guéron, S. na ndị ọzọ. Nnyocha nke mmetụta nso nke superconducting na nha ogologo mesoscopic. Phys. Rev. Lett. 77, 3025–3028 (1996).
Annunziata, G. & Manske, D. Mmetụta nso na superconductors na-abụghị centrosymmetric. Phys. Rev. B 86, 17514 (2012).
Qu, FM na ndị ọzọ. Mmetụta dị ike nke superconducting na nhazi ngwakọ Pb-Bi2Te3. Sci. Rep. 2, 339 (2012).
Chapin, DM, Fuller, CS & Pearson, GL Foto ọhụrụ nke silicon pn junction photocell maka ịtụgharị radieshon anyanwụ ka ọ bụrụ ike eletriki. J. App. Phys. 25, 676–677 (1954).
Tomimoto, K. Mmetụta adịghị ọcha na ogologo njikọ superconducting na kristal otu otu YBa2Cu3O6.9 nke Zn- ma ọ bụ Ni-doped. Phys. Rev. B 60, 114–117 (1999).
Ando, Y. & Segawa, K. Magnetoresistance nke otu kristal YBa2Cu3Oy nke Untwinned n'ọtụtụ ụdị doping: ndabere nke oghere-doping na-adịghị mma nke ogologo njikọ. Phys. Rev. Lett. 88, 167005 (2002).
Obertelli, SD & Cooper, JR Systematics n'ike thermoelectric nke oxides dị elu-T. Phys. Rev. B 46, 14928–14931, (1992).
Sugai, S. na ndị ọzọ. Mgbanwe momentum dabere na njupụta nke ibu nke elu coherent na ụdị phonon LO na superconductors Tc dị elu nke ụdị p. Phys. Rev. B 68, 184504 (2003).
Nojima, T. na ndị ọzọ. Mbelata oghere na mkpokọta elektrọn na ihe nkiri YBa2Cu3Oy dị gịrịgịrị site na iji usoro electrochemical: Ihe akaebe maka ọnọdụ metal ụdị n. Phys. Rev. B 84, 020502 (2011).
Tung, RT Fizik na kemistri nke ịdị elu nke ihe mgbochi Schottky. Appl. Phys. Lett. 1, 011304 (2014).
Sai-Halasz, GA, Chi, CC, Denenstein, A. & Langenberg, DN Mmetụta nke Ịgbaji Mpụga Na-agbanwe Agbanwe na Ihe Nkiri Superconducting. Phys. Rev. Lett. 33, 215–219 (1974).
Nieva, G. na ndị ọzọ. Mmelite nke ike ndọda nke foto kpaliri. Appl. Phys. Lett. 60, 2159–2161 (1992).
Kudinov, VI na ndị ọzọ. Ọkwa fotoconductivity na-adịgide adịgide na ihe nkiri YBa2Cu3O6+x dị ka ụzọ photodoping gaa na usoro metal na superconducting. Phys. Rev. B 14, 9017–9028 (1993).
Mankowsky, R. na ndị ọzọ. Ọdịdị lattice na-abụghị nke ahịrị dị ka ntọala maka mmụba nke superconductivity na YBa2Cu3O6.5. Nature 516, 71–74 (2014).
Fausti, D. na ndị ọzọ. Oke ike nke ọkụ na-akpata n'ime iko a na-ahazi n'usoro. Sayensị 331, 189–191 (2011).
El-Adawi, MK & Al-Nuaim, IA Ndabere okpomọkụ nke VOC maka mkpụrụ ndụ anyanwụ n'ihe gbasara arụmọrụ ya na ụzọ ọhụrụ esi eme ka nnu dị ọcha. 209, 91–96 (2007).
Vernon, SM & Anderson, WA Mmetụta okpomọkụ na mkpụrụ ndụ anyanwụ silicon Schottky. Appl. Phys. Lett. 26, 707 (1975).
Katz, EA, Faiman, D. & Tuladhar, SM Ndabere okpomọkụ maka paramita ngwaọrụ fotovoltaic nke mkpụrụ ndụ anyanwụ polymer-fullerene n'okpuru ọnọdụ ọrụ. J. Appl. Phys. 90, 5343–5350 (2002).
Ọrụ a bụ nke National Natural Science Foundation nke China (Nye Onyinye Nke 60571063), ọrụ nyocha isi nke Henan Province, China (Nye Onyinye Nke 122300410231) kwadoro.
FY dere ederede nke akwụkwọ ahụ, MYH kwadebekwara ihe nlele seramiiki YBCO. FY na MYH mere nnwale ahụ ma nyochaa nsonaazụ ya. FGC duziri ọrụ ahụ na nkọwa sayensị nke data ahụ. Ndị edemede niile lere anya n'akwụkwọ edemede ahụ.
Ọrụ a nwere ikike n'okpuru ikike mba ụwa nke Creative Commons Attribution 4.0. Foto ma ọ bụ ihe ndị ọzọ dị n'isiokwu a dị na ikike Creative Commons nke akụkọ ahụ, belụsọ ma egosiri ihe ọzọ na akara kredit ahụ; ọ bụrụ na ihe ahụ adịghị n'okpuru ikike Creative Commons, ndị ọrụ ga-achọ inweta ikike n'aka onye nwere ikike iji mepụtaghachi ihe ahụ. Iji lee otu akwụkwọ ikike a, gaa na http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Yang, F., Han, M. & Chang, F. Mmalite nke mmetụta fotovoltaic na seramiiki YBa2Cu3O6.96 na-eduzi nke ọma. Sci Rep 5, 11504 (2015). https://doi.org/10.1038/srep11504
Site n'itinye okwu gị, ị kwenyere ịgbaso Usoro na Ntuziaka Obodo anyị. Ọ bụrụ na ịchọta ihe na-akparị mmadụ ma ọ bụ nke na-adabaghị na usoro ma ọ bụ ntuziaka anyị, biko gosi ya na ọ dịghị mma.
Oge ozi: Eprel-22-2020