Gratias tibi ago quod nature.com invisisti. Versione navigatri uteris quae CSS sustinet limitatum. Ad optimam experientiam obtinendam, commendamus ut navigatro recentiore utaris (aut modum compatibilitatis in Internet Explorer deactivare). Interea, ut auxilium continuum praestemus, situm sine stylis et JavaScript monstramus.
Effectum photovoltaicum insignem in ceramica YBa₂Cu₃O₆.96 (YBCO) inter 50 et 300 K, illuminatione laser caerulea inductum, nuntiamus, qui directe cum superconductivitate YBCO et interfaciei YBCO-electrodi metallici coniunctus est. Inversio polaritatis pro tensione circuiti aperti Voc et currente circuiti brevis Isc fit cum YBCO transitionem a statu superconductivo ad statum resistivum subit. Demonstramus potentiale electricum trans interfaciem superconductoris-metalli normalis existere, quod vim separationis pro paribus electronis-foraminis photo-inductis praebet. Hoc potentiale interfaciei ab YBCO ad electrodum metallicum dirigitur cum YBCO superconductivus est et in directionem oppositam mutatur cum YBCO non superconductivus fit. Origo potentialis facile cum effectu proximitatis ad interfaciem metalli-superconductoris cum YBCO superconductivus est associari potest, et eius valor ~10–8 mV ad 50 K cum intensitate laser 502 mW/cm⁻¹ aestimatur. Combinatio materiae YBCO generis p in statu normali cum materia Ag-paste generis n iuncturam quasi-pn format, quae pro comportamento photovoltaico ceramicae YBCO ad altas temperaturas responsabilis est. Nostrae inventiones viam ad novas applicationes instrumentorum photo-electronicorum sternere et ulterius lucem in effectum proximitatis ad interfaciem superconductoris-metalli afferre possunt.
Tensio photoinducta in superconductoribus altae temperaturae iam initio annorum 1990 relata est et ex eo tempore late investigata, attamen natura et mechanismus eius incerti manent1,2,3,4,5. Pelliculae tenues YBa2Cu3O7-δ (YBCO)6,7,8, praesertim, in forma cellularum photovoltaicarum (PV) intense investigantur propter hiatum energiae adaptabilem9,10,11,12,13. Tamen, alta resistentia substrati semper ad efficientiam conversionis instrumenti humilem ducit et proprietates PV primarias YBCO8 occultat. Hic effectum photovoltaicum notabilem inductum ab illuminatione laseris caerulei (λ = 450 nm) in ceramica YBa2Cu3O6.96 (YBCO) inter 50 et 300 K (Tc ~ 90 K) referimus. Demonstramus effectum PV directe cum superconductivitate YBCO et natura interfaciei YBCO-electrodi metallici coniunctum esse. Inversio polaritatis est pro tensione circuiti aperti Voc et currente circuiti brevis Isc cum YBCO transitionem a statu superconductivo ad statum resistivum subit. Proponitur potentiale electricum trans interfaciem superconductoris-metalli normalis existere, quod vim separationis pro paribus electron-foraminis photo-inductis praebet. Hoc potentiale interfaciei a YBCO ad electrodum metallicum dirigitur cum YBCO superconductivus est et in directionem oppositam mutatur cum exemplum non superconductivum fit. Origo potentialis naturaliter cum effectu proximitatis14,15,16,17 ad interfaciem metalli-superconductoris cum YBCO superconductivus est coniuncta esse potest, et eius valor aestimatur esse ~10⁻⁸ mV ad 50 K cum intensitate laser 502 mW/cm². Combinatio materiae p-typi YBCO in statu normali cum materia n-typi Ag-pasta, probabilissime, iuncturam quasi-pn format, quae responsabilis est pro comportamento PV ceramicarum YBCO ad altas temperaturas. Observationes nostrae ulterius lucem afferunt in originem effectus PV in ceramicis YBCO superconducentibus altae temperaturae et viam sternunt ad applicationem eius in instrumentis optoelectronicis, ut detectoribus lucis passivis celeribus, etc.
Figura 1a-c ostendit proprietates IV exempli ceramici YBCO ad 50 K. Sine illuminatione lucis, tensio electrica trans exemplum manet nulla cum currente mutato, ut exspectari potest ex materia superconductiva. Manifestus effectus photovoltaicus apparet cum radius laseris ad cathodum dirigitur (Fig. 1a): curvae IV parallelae axi I deorsum moventur cum crescente intensitate laseris. Manifestum est tensionem photoinductam negativam esse etiam sine ullo currente (saepe tensio circuiti aperti Voc appellata). Inclinatio nulla curvae IV indicat exemplum adhuc superconductivum esse sub illuminatione laseris.
(a–c) et 300 K (e–g). Valores V(I) obtenti sunt per translationem currentis a −10 mA ad +10 mA in vacuo. Solum pars datorum experimentalium causa claritatis exhibetur. a, Characteres currentis-tensionis YBCO mensurati cum macula laseris ad cathodum posita (i). Omnes curvae IV sunt lineae rectae horizontales indicantes exemplum adhuc superconducens esse cum irradiatione laseris. Curva descendit cum crescente intensitate laseris, indicando potentiale negativum (Voc) inter duos ductos tensionis etiam cum currente nullo existere. Curvae IV immutatae manent cum laser ad centrum exempli dirigitur ad 50 K (b) vel 300 K (f). Linea horizontalis sursum movetur cum anodus illuminatur (c). Schema iuncturae metalli-superconductoris ad 50 K in d ostenditur. Characteres currentis-tensionis YBCO status normalis ad 300 K mensurati cum radio laseris ad cathodum et anodum directis in e et g respective dantur. Contra eventus ad 50 K, inclinatio linearum rectarum non nulla indicat YBCO in statu normali esse; valores Voc variantur cum intensitate lucis in directione opposita, quod mechanismum separationis oneris diversum indicat. Structura interfaciei possibilis ad 300 K in hj depingitur. Imago realis exempli cum plumbis.
YBCO oxygenio dives in statu supraconductivo, propter hiatum energiae (Eg) exiguum9,10, fere totum spectrum lucis solaris absorbere potest, ita paria electron-foraminis (e-h) creans. Ad tensionem in circuitu aperto Voc per absorptionem photonum producendam, necesse est paria eh photogenerata spatialiter separare antequam recombinatio fiat18. Voc negativum, respectu cathodi et anodi, ut in Figura 1i indicatur, suggerit potentiale electricum trans interfaciem metalli-superconductoris existere, quod electrones ad anodum et foramina ad cathodum trahit. Si hoc est, potentiale etiam a superconductore ad electrodum metallicum in anodo dirigere debet. Proinde, Voc positivum obtineretur si area exempli prope anodum illuminaretur. Praeterea, nullae tensiones photoinductae esse debent cum macula laseris ad areas longe ab electrodis dirigitur. Certe ita est, ut ex Figura 1b,c! videri potest.
Cum macula lucis ab electrodo cathodico ad centrum exempli movetur (circiter 1.25 mm ab interfaciebus distans), nulla variatio curvarum IV et nullus Voc observari potest cum intensitate laseris crescente ad maximum valorem praesto (Fig. 1b). Naturaliter, hoc resultat attribui potest vitae limitatae vectorum photoinductorum et defectui vis separationis in exemplo. Paria electronum-foraminis creari possunt quotiescumque exemplum illuminatur, sed pleraque paria e-h annihilabuntur et nullus effectus photovoltaicus observatur si macula laseris in areas longe distantes ab ullo electrodo incidit. Movendo maculam laseris ad electrodos anodicos, curvae IV parallelae axi I sursum moventur cum intensitate laseris crescente (Fig. 1c). Similis campus electricus innatus existit in iunctura metalli-superconductoris ad anodum. Attamen, electrodus metallicus hoc tempore cum filo positivo systematis probationis connectitur. Foramina a lasere producta ad filo anodico impelluntur et sic Voc positivum observatur. Resultata hic proposita validam argumentationem praebent potentialem interfacialem a superconductore ad electrodum metallicum spectantem revera exstare.
Effectus photovoltaicus in ceramicis YBa2Cu3O6.96 ad 300 K in Fig. 1e-g ostenditur. Sine illuminatione lucis, curva IV exempli est linea recta originem transiens. Haec linea recta sursum parallela originali movetur, crescente intensitate laseris quae in filis cathodicis irradiat (Fig. 1e). Duo casus limitantes interessantes sunt pro instrumento photovoltaico. Conditio circuitus brevis (BCI) occurrit cum V = 0. Currens in hoc casu fluxus circuitus brevis (Isc) appellatur. Secundus casus limitans est condicio circuitus aperti (Voc), quae occurrit cum R→∞ vel fluxus nullus est. Figura 1e clare ostendit Voc positivum esse et crescere cum crescente intensitate lucis, contra eventum obtentum ad 50 K; dum Isc negativum magnitudine cum illuminatione lucis crescere observatur, quod est typicum habitus cellularum solarium normalium.
Similiter, cum radius lasericus in areas longe ab electrodis distantes dirigitur, curva V(I) ab intensitate laserica independens est et nullus effectus photovoltaicus apparet (Fig. 1f). Similiter ac mensura ad 50 K, curvae IV in directionem oppositam moventur dum electrodus anodicus irradiatur (Fig. 1g). Haec omnia eventa, quae pro hoc systemate pastae YBCO-Ag ad 300 K cum lasere in diversis positionibus exemplaris irradiato obtenta sunt, congruunt cum potentiali interfaciali contrario ei quod observatum est ad 50 K.
Pleraque electrona in paribus Cooperianis in YBCO supraconductivo infra temperaturam transitionis Tc condensantur. Dum in electrodo metallico sunt, omnes electrona in forma singulari manent. Magnum densitatis gradient et pro electronibus singularibus et pro paribus Cooperianis prope interfaciem metallum-superconductorem existit. Electrona singularia maioritatis vectorum in materia metallica in regionem superconductoris diffundentur, dum paria Cooperiana maioritatis vectorum in regione YBCO in regionem metallicam diffundentur. Cum paria Cooperiana plures cargas portantia et mobilitatem maiorem quam electrona singularia ex YBCO in regionem metallicam diffundant, atomi positive onerati relinquuntur, quod campum electricum in regione cargae spatialis efficit. Directio huius campi electrici in diagramma schematico Figurae 1d ostenditur. Illuminatio photonica incidentis prope regionem cargae spatialis paria eh creare potest quae separabuntur et expellantur, photocurrentem in directione polarisationis inversae producentes. Simul ac electrona ex campo electrico incluso exeunt, in paria condensantur et ad alterum electrodum sine resistentia fluunt. Hoc in casu, Voc polaritati praestitutae contrarium est et valorem negativum ostendit cum radius laser ad aream circa electrodum negativum spectat. Ex valore Voc, potentiale trans interfaciem aestimari potest: distantia inter duos conductores tensionis d est ~5 × 10⁻³ m, crassitudo interfaciei metalli-superconductoris, di, eiusdem magnitudinis ordinis esse debet ac longitudo cohaerentiae superconductoris YBCO (~1 nm)19,20, valorem Voc = 0.03 mV sumendo, potentiale Vms ad interfaciem metalli-superconductoris aestimatur esse ~10⁻¹ V ad 50 K cum intensitate laseris 502 mW/cm², utens aequatione,
Hic demonstrare volumus tensionem photo-inductam effectu photothermico explicari non posse. Experimentaliter comprobatum est coefficientem Seebeck superconductoris YBCO esse Ss = 021. Coefficiens Seebeck pro filis cupreis plumbeis est in intervallo SCu = 0.34–1.15 μV/K3. Temperatura fili cuprei in macula laseris augeri potest parva quantitate 0.06 K, maxima intensitate laseris praesto ad 50 K. Hoc potentialem thermoelectricum 6.9 × 10⁻⁸ V producere potest, quod tribus magnitudinibus minor est quam Voc in Figura 1 (a) obtentum. Perspicuum est effectum thermoelectricum nimis parvum esse ad eventus experimentales explicandos. Re vera, variatio temperaturae ob irradiationem laseris intra minus quam unum minutum evanesceret, ita ut contributio ab effectu thermico tuto negligi possit.
Hic effectus photovoltaicus YBCO temperatura ambiente revelat mechanismum separationis oneris diversum hic implicari. YBCO supraconducens in statu normali materia p-typi est cum foraminibus ut vectoribus oneris22,23, dum pasta argentea metallica proprietates materiae n-typi habet. Similiter iuncturis pn, diffusio electronum in pasta argentea et foraminum in ceramica YBCO campum electricum internum formabit, ad ceramicam YBCO in interfacie spectantem (Fig. 1h). Hic campus internus vim separationis praebet et ad Voc positivum et Isc negativum pro systemate pastae YBCO-Ag temperatura ambiente ducit, ut in Fig. 1e demonstratur. Aliter, Ag-YBCO iuncturam Schottky p-typi formare posset, quae etiam ad potentialem interfaciei cum eadem polaritate ac in exemplo supra exhibito ducit24.
Ad investigandum accuratum processum evolutionis proprietatum photovoltaicarum durante transitione superconductiva YBCO, curvae IV exemplaris ad 80 K mensuratae sunt cum selectis intensitatibus laseris ad electrodum cathodi illuminantibus (Fig. 2). Sine irradiatione laseris, tensio trans exemplar ad nihilum manet, currenti non obstante, statum superconductivum exemplaris ad 80 K indicans (Fig. 2a). Similiter ac data ad 50 K obtenta, curvae IV parallelae axi I deorsum moventur cum crescente intensitate laseris donec valor criticus Pc attingitur. Supra hanc intensitatem laseris criticam (Pc), superconductor transitionem a phase superconductiva ad phasem resistivam subit; tensio cum currenti crescere incipit propter apparitionem resistentiae in superconductore. Propterea, curva IV cum axe I et axe V intersecare incipit, ducens ad Voc negativum et Isc positivum primo. Nunc exemplar videtur esse in statu speciali in quo polaritas Voc et Isc valde sensibilis est ad intensitatem lucis; Cum incremento intensionis lucis minimo, Isc a positivo ad negativum, Voc autem a negativo ad positivum valorem convertitur, originem transiens (magna sensibilitas proprietatum photovoltaicarum, praesertim valor Isc, ad illuminationem lucis clarius in Figura 2b videri potest). Ad maximam intensitatem laseris praesto, curvae IV inter se parallelae esse intendunt, statum normalem exempli YBCO significantes.
Centrum maculae laseris circa electrodos cathodici collocatur (vide Fig. 1i). a, Curvae IV YBCO irradiati variis intensitatibus laseris. b (summum), Dependentia intensitatis laseris a tensione circuiti aperti Voc et currente circuiti brevis Isc. Valores Isc non obtineri possunt ad intensitatem lucis parvam (< 110 mW/cm2) quia curvae IV parallelae sunt axi I cum exemplum in statu superconductingi est. b (imum), Resistentia differentialis pro functione intensitatis laseris.
Dependentia Voc et Isc ab intensitate laserica ad 80 K in Figura 2b (supra) ostenditur. Proprietates photovoltaicae in tribus regionibus intensitatis lucis discuti possunt. Prima regio est inter 0 et Pc, in qua YBCO superconducens est, Voc negativus est et decrescit (valor absolutus crescit) cum intensitate lucis et minimum apud Pc attingit. Secunda regio est a Pc ad aliam intensitatem criticam P0, in qua Voc crescit dum Isc decrescit cum crescente intensitate lucis et ambae ad zero apud P0 perveniunt. Tertia regio est supra P0 donec status normalis YBCO attingitur. Quamquam et Voc et Isc cum intensitate lucis variantur eodem modo quo in regione 2, polaritatem oppositam supra intensitatem criticam P0 habent. Significatio P0 in eo consistit quod nullus effectus photovoltaicus est et mechanismus separationis oneris qualitative mutatur hoc loco particulari. Exemplum YBCO non-superconducens fit in hoc ambitu intensitatis lucis sed status normalis nondum attingendus est.
Manifeste, proprietates photovoltaicae systematis arcte cum superconductivitate YBCO et eius transitione superconductiva coniunguntur. Resistentia differentialis, dV/dI, YBCO in Figura 2b (imo) ostenditur ut functio intensitatis laseris. Ut ante dictum est, potentiale electricum additum in interfacie propter diffusionem parium Cooper a superconductore ad metallum puncta ostendit. Similiter ei quod observatum est ad 50 K, effectus photovoltaicus augetur cum crescente intensitate laseris ab 0 ad Pc. Cum intensitas laseris valorem paulo supra Pc attingit, curva IV inclinari incipit et resistentia exempli apparere incipit, sed polaritas potentialis interfaciei nondum mutatur. Effectus excitationis opticae in superconductivitatem in regione visibili vel prope infrarubram investigatus est. Dum processus fundamentalis est paria Cooper frangere et superconductivitatem destruere25,26, in quibusdam casibus transitio superconductivitatis augeri potest27,28,29, novae phases superconductivitatis etiam induci possunt30. Absentia superconductivitatis apud Pc fracturae parium photo-inductae attribui potest. Ad punctum P0, potentiale trans interfaciem fit nullum, quod indicat densitatem oneris in utraque parte interfaciei eundem gradum sub hac particulari intensitate illuminationis attingere. Ulterius augmentum intensitatis laser efficit ut plura paria Cooper destruantur et YBCO gradatim in materiam p-typi rursus transformetur. Loco diffusionis electronum et parium Cooper, proprietas interfaciei nunc determinatur diffusione electronum et foraminum, quae ad inversionem polaritatis campi electrici in interfacie et consequenter ad Voc positivum ducit (confer Fig. 1d,h). Ad intensitatem laser altissimam, resistentia differentialis YBCO ad valorem statui normali correspondentem saturatur et tam Voc quam Isc lineariter cum intensitate laser variare tendunt (Fig. 2b). Haec observatio revelat irradiationem laser in statu normali YBCO non iam resistivitatem eius et proprietatem interfaciei superconductoris-metalli mutaturam, sed tantum concentrationem parium electronum-foraminum aucturam esse.
Ad investigandum effectum temperaturae in proprietates photovoltaicas, systema metallicum-superconductorium ad cathodum lasere caeruleo intensitatis 502 mW/cm2 irradiatum est. Curvae IV ad temperaturas selectas inter 50 et 300 K obtentae in Figura 3a dantur. Tensio circuitus aperti Voc, fluxus circuitus brevis Isc et resistentia differentialis deinde ex his curvis IV obtineri possunt et in Figura 3b monstrantur. Sine illuminatione lucis, omnes curvae IV ad temperaturas diversas mensuratae originem transeunt ut expectatur (insertio Figurae 3a). Characteristicae IV drastice mutantur cum temperatura crescente cum systema illuminatur radio laserico relative valido (502 mW/cm2). Ad temperaturas humiles, curvae IV sunt lineae rectae parallelae axi I cum valoribus negativis Voc. Haec curva sursum movetur cum temperatura crescente et gradatim in lineam cum inclinatione non nulla ad temperaturam criticam Tcp mutatur (Figura 3a (summum)). Videtur omnes curvas characteristicas IV circa punctum in quadrante tertio rotari. Voc a valore negativo ad positivum crescit, dum Isc a positivo ad negativum decrescit. Supra temperaturam transitionis supraconductivam originalem Tc YBCO, curva IV cum temperatura aliter mutatur (imo Fig. 3a). Primo, centrum rotationis curvarum IV ad primum quadrantem movetur. Secundo, Voc pergit decrescere et Isc cum temperatura crescente crescit (summum Fig. 3b). Tertio, inclinatio curvarum IV lineariter cum temperatura crescit, quod coefficiens resistentiae temperaturae positivus pro YBCO efficit (imo Fig. 3b).
Dependentia temperaturae proprietatum photovoltaicarum pro systemate pastae YBCO-Ag sub illuminatione laserica 502 mW/cm2.
Centrum maculae laseris circa electrodos cathodici collocatur (vide Fig. 1i). a, Curvae IV obtentae a 50 ad 90 K (summum) et a 100 ad 300 K (imum) cum incremento temperaturae 5 K et 20 K respective. Figura inclusa a ostendit proprietates IV ad plures temperaturas in tenebris. Omnes curvae punctum originis transeunt. b, Tensio circuitus aperti Voc et Cursus circuitus brevis Isc (summum) et resistentia differentialis, dV/dI, YBCO (imum) pro functione temperaturae. Temperatura transitionis supraconductingis resistentiae nullae Tcp non datur quia nimis proxima est Tc0.
Tres temperaturae criticae ex Figura 3b agnosci possunt: Tcp, supra quam YBCO non-superconducens fit; Tc₀, ad quam et Voc et Isc ad nihilum perveniunt, et Tc, temperatura transitionis superconductivae initialis YBCO sine irradiatione laseris. Infra Tcp ~ 55 K, YBCO lasere irradiatus in statu superconductivo est cum concentratione parium Cooper relative alta. Effectus irradiationis laseris est temperaturam transitionis superconductivae resistentiae nullae a 89 K ad ~55 K (fundum Figurae 3b) reducere per concentrationem parium Cooper minuendam, praeter tensionem et currentem photovoltaicam producendam. Temperatura crescens etiam paria Cooper dissolvit, quod ad potentialem inferiorem in interfacie ducit. Proinde, valor absolutus Voc minor fiet, quamvis eadem intensitas illuminationis laseris applicetur. Potentiale interfaciei minor et minor fiet cum ulteriore incremento temperaturae et ad nihilum pervenit ad Tc₀. Nullus effectus photovoltaicus hoc loco speciali est quia nullus campus internus est ad paria electron-foraminis photo-inducta separanda. Inversio polaritatis potentialis supra hanc temperaturam criticam fit, cum densitas liberae oneris in pasta Ag maior sit quam in YBCO, quod gradatim ad materiam p-typi transfertur. Hic volumus demonstrare inversionem polaritatis Voc et Isc statim post transitionem supraconductionis resistentiae nullae fieri, quacumque causa transitionis. Haec observatio primum clare revelat correlationem inter superconductivitatem et effectus photovoltaicos cum potentia interfaciei metalli-superconductoris coniunctos. Natura huius potentialis trans interfaciem superconductoris-metalli normalis focus investigationis per ultimas aliquot decennia fuit, sed multae quaestiones adhuc responsa exspectant. Mensura effectus photovoltaici methodus efficax esse potest ad exploranda singularia (ut eius robur et polaritas etc.) huius potentialis magni momenti, et ita lucem afferre in effectum proximitatis supraconductionis altae temperaturae.
Ulterius incrementum temperaturae a Tc₀ ad Tc ducit ad minorem concentrationem parium Cooper et augmentum potentialis interfacialis et consequenter maiorem Voc. Ad Tc concentratio parium Cooper fit nulla et potentialis additus ad interfaciem maximum attingit, quod efficit ut Voc maximus et Isc minimus sit. Celer incrementum Voc et Isc (valor absolutus) in hoc ambitu temperaturae respondet transitioni superconductrici quae dilatatur a ΔT ~ 3 K ad ~34 K per irradiationem laser intensitatis 502 mW/cm₂ (Fig. 3b). In statibus normalibus supra Tc, tensio circuiti aperti Voc decrescit cum temperatura (summum Fig. 3b), simile modo actionis linearis Voc pro cellulis solaribus normalibus fundatis in iuncturis pn31,32,33. Quamquam mutatio Voc cum temperatura (−dVoc/dT), quae ab intensitate laseris valde pendet, multo minor est quam cellularum solarium normalium, coefficiens temperaturae Voc pro iunctura YBCO-Ag eundem magnitudinis ordinem habet ac cellularum solarium. Fluxus electricus iuncturae pn pro cellula solari normali cum temperatura crescente crescit, quod ad decrementum Voc ducit dum temperatura crescit. Curvae lineares IV observatae pro hoc systemate Ag-superconductor, propter primum potentialem interfaciei parvum et secundo connexionem duarum heteroiunctionum, determinationem fluxus electrici difficiliorem reddunt. Nihilominus, valde probabile videtur eandem dependentiam temperaturae fluxus electrici causam esse pro comportamento Voc in experimento nostro observato. Secundum definitionem, Isc est fluxus electricus necessarius ad tensionem negativam producendam ad Voc compensandum ut tensio totalis nulla sit. Cum temperatura crescit, Voc minor fit ita ut minor fluxus electricus necessarius sit ad tensionem negativam producendam. Praeterea, resistentia YBCO lineariter crescit cum temperatura supra Tc (fundum Fig. 3b), quod etiam confert ad minorem valorem absolutum Isc ad altas temperaturas.
Nota eventus in Figuris 2 et 3 datos obtineri per irradiationem laseris in area circa electrodos cathodici. Mensurae etiam iteratae sunt cum macula laseris in anodo posita et similes notae IV et proprietates photovoltaicae observatae sunt, praeterquam quod polaritas Voc et Isc in hoc casu inversa est. Haec omnia data ad mechanismum effectus photovoltaici ducunt, qui arcte cum interfacie superconductoris-metalli coniunctus est.
Summa summarum, proprietates IV systematis pastae YBCO-Ag supraconductivae lasere irradiatae mensuratae sunt ut functiones temperaturae et intensitatis laser. Notabilis effectus photovoltaicus observatus est in ambitu temperaturae ab 50 ad 300 K. Inventum est proprietates photovoltaicas arcte correlare cum superconductivitate ceramicae YBCO. Inversio polaritatis Voc et Isc fit statim post transitionem a superconductiva photo-inducta ad non-superconductivam. Dependentia temperaturae Voc et Isc mensurata ad fixam intensitatem laser ostendit etiam distinctam inversionem polaritatis ostendit ad temperaturam criticam supra quam exemplum fit resistivum. Locando maculam laser in diversa parte exempli, demonstramus potentiale electricum trans interfaciem existere, quod vim separationis praebet pro paribus electron-foraminis photo-inductis. Hoc potentiale interfaciei dirigitur ab YBCO ad electrodum metallicum cum YBCO est superconducens et in directionem oppositam mutatur cum exemplum fit non-superconducens. Origo potentialis naturaliter cum effectu proximitatis ad interfaciem metalli et superconductoris coniungitur, cum YBCO superconducens est, et aestimatur esse ~10−8 mV ad 50 K cum intensitate laser 502 mW/cm2. Contactus materiae YBCO typi p in statu normali cum materia Ag-pasta typi n format iuncturam quasi-pn, quae responsabilis est pro comportamento photovoltaico ceramicae YBCO ad altas temperaturas. Observationes supradictae lucem afferunt in effectum PV in ceramicis YBCO superconducentibus altae temperaturae et viam sternunt ad novas applicationes in machinis optoelectronicis, ut detector lucis passivus celeris et detector photonis singularis.
Experimenta effectus photovoltaici in exemplo ceramico YBCO crassitudinis 0.52 mm et formae rectangularis 8.64 × 2.26 mm2 peracta sunt, et illuminato lasere caeruleo undae continuae (λ = 450 nm) cum magnitudine maculae laseris radii 1.25 mm. Usus exempli in massa potius quam in pellicula tenui nobis permittit proprietates photovoltaicas superconductoris studere sine necessitate agendi cum influxu complexo substrati6,7. Praeterea, materia in massa potuit esse utilis pro eius processu praeparationis simplici et pretio relative humili. Fila cuprea plumbea in exemplo YBCO cohaerent cum pasta argentea, quattuor electrodos circulares circiter 1 mm diametro formantes. Distantia inter duos electrodos tensionis est circiter 5 mm. Proprietates IV exempli mensuratae sunt utens magnetometro exempli vibrationis (VersaLab, Quantum Design) cum fenestra crystalli quartz. Methodus quattuor filorum communis adhibita est ad curvas IV obtinendas. Positiones relativae electrodorum et maculae laseris in Figura 1i monstrantur.
Quomodo hunc articulum citare: Yang, F. et al. Origo effectus photovoltaici in ceramicis supraconducentibus YBa2Cu3O6.96. Sci. Rep. 5, 11504; doi: 10.1038/srep11504 (2015).
Chang, CL, Kleinhammes, A., Moulton, WG & Testardi, LR. *Tenssiones lasericae inductae a symmetria vetitae in YBa₂Cu₃O₇*. Phys. Rev. B 41, 11564–11567 (1990).
Kwok, HS, Zheng, JP et Dong, SY. Origo signi photovoltaici anomali in Y-Ba-Cu-O. Phys. Rev. B 43, 6270–6272 (1991).
Wang, LP, Lin, JL, Feng, QR et Wang, GW. Mensura tensionum laser-inductarum Bi-Sr-Ca-Cu-O supraconductoris. Phys. Rev. B 46, 5773–5776 (1992).
Tate, KL, et al. *Tensiones laser-inductae transientes in pelliculis YBa₂Cu₃O₇-x temperaturae ambiente*. J. Appl. Phys. 67, 4375–4376 (1990).
Kwok, HS et Zheng, JP. Responsio photovoltaica anomala in YBa₂Cu₃O₇. Phys. Rev. B 46, 3692–3695 (1992).
Muraoka, Y., Muramatsu, T., Yamaura, J. & Hiroi, Z. Iniectio vectoris foraminum photogenerati ad YBa₂Cu₃O₇⁻x in heterostructura oxidi. Appl. Phys. Lett. 85, 2950–2952 (2004).
Asakura, D. et al. Studium photoemissionis pellicularum tenuium YBa₂Cu₃Oy sub illuminatione lucis. Phys. Rev. Lett. 93, 247006 (2004).
Yang, F. et al. Effectus photovoltaicus heteroiunctionis YBa₂Cu₃O₇-δ/SrTiO₃:Nb sub diversa pressione partiali oxygenii recoctae. Mater. Lett. 130, 51–53 (2014).
Aminov, BA et al. Structura duarum lacunarum in crystallis singularibus Yb(Y)Ba2Cu3O7-x. J. Supercond. 7, 361–365 (1994).
Kabanov, VV, Demsar, J., Podobnik, B. & Mihailovic, D. Dynamica relaxationis quasiparticularum in superconductoribus cum diversis structuris hiatus: Theoria et experimenta de YBa₂Cu₃O₇-δ. Phys. Rev. B 59, 1497–1506 (1999).
Sun, JR, Xiong, CM, Zhang, YZ et Shen, BG. *Proprietates rectificantes heteroiunctionis YBa₂Cu₃O7-δ/SrTiO₃:Nb*. Appl. Phys. Lett. 87, 222501 (2005).
Kamarás, K., Porter, CD, Doss, MG, Herr, SL et Tanner, DB. Absorptio excitonica et superconductivitas in YBa₂Cu₃O₇-δ. Phys. Rev. Lett. 59, 919–922 (1987).
Yu, G., Heeger, AJ & Stucky, G. *Conductivitas photoinducta transitoria in crystallis singularibus semiconductoribus YBa₂Cu₃O₆.₃: inquisitio status metallici photoinducti et superconductivitatis photoinductae.* Solid State Commun. 72, 345–349 (1989).
McMillan, W.L. Modellum cuniculationis effectus proximitatis superconductivi. Phys. Rev. 175, 537–542 (1968).
Guéron, S. et al. Effectus proximitatis supraconductivi in scala longitudinis mesoscopica exploratus. Phys. Rev. Lett. 77, 3025–3028 (1996).
Annunziata, G. et Manske, D. *Effectus proximitatis cum superconductoribus non centrosymmetricis*. Phys. Rev. B 86, 17514 (2012).
Qu, FM et al. Effectus proximitatis supraconductivi fortis in structuris hybridis Pb-Bi₂Te₃. Sci. Rep. 2, 339 (2012).
Chapin, DM, Fuller, CS & Pearson, GL Nova photocellula iuncturae pn siliconis ad radiationem solarem in vim electricam convertendam. J. App. Phys. 25, 676–677 (1954).
Tomimoto, K. *Effectus impuritatum in longitudinem cohaerentiae superconductivam in crystallis singularibus YBa₂Cu₃O₆.9 Zn- vel Ni-dopatis.* Phys. Rev. B 60, 114–117 (1999).
Ando, Y. et Segawa, K. *Magnetorresistentia crystallorum singularium YBa₂Cu₃Oy non contortorum in ampla varietate dopationis: dependentia anomala longitudinis cohaerentiae a dopatione foraminum.* Phys. Rev. Lett. 88, 167005 (2002).
Obertelli, SD et Cooper, JR. Systematica in potentia thermoelectrica oxidorum altae T. Phys. Rev. B 46, 14928–14931, (1992).
Sugai, S. et al. Mutatio momenti apicis coherentis et modi phononis LO in superconductoribus altae Tc typi p, a densitate vectorum pendente. Phys. Rev. B 68, 184504 (2003).
Nojima, T. et al. *Reductio foraminum et accumulatio electronum in pelliculis tenuibus YBa₂Cu₃Oy utens technica electrochemica: Indicia status metallici n-typi.* Phys. Rev. B 84, 020502 (2011).
Tung, RT. Physica et chemia altitudinis claustrae Schottky. Appl. Phys. Lett. 1, 011304 (2014).
Sai-Halasz, GA, Chi, CC, Denenstein, A. & Langenberg, DN. Effectus Rupturae Dynamicae Parium Externorum in Pelliculis Superconducentibus. Phys. Rev. Lett. 33, 215–219 (1974).
Nieva, G. et al. Augmentatio superconductivitatis photoinducta. Appl. Phys. Lett. 60, 2159–2161 (1992).
Kudinov, VI et al. Photoconductivitas persistens in pelliculis YBa₂Cu₃O₆₀+x ut methodus photodopationis erga phases metallicas et superconductrices. Phys. Rev. B 14, 9017–9028 (1993).
Mankowsky, R. et al. Dynamica clathri non linearis ut basis superconductivitatis auctae in YBa₂Cu₃O₆₆.5. *Nature* 516, 71–74 (2014).
Fausti, D. et al. *Superconductivitas lumine inducta in cuprato striato ordinato*. *Science* 331, 189–191 (2011).
El-Adawi, MK et Al-Nuaim, IA. De dependentia functionali temperaturae VOC pro cella solari respectu efficientiae eius: nova methodus. Desalination 209, 91–96 (2007).
Vernon, SM et Anderson, WA. Effectus temperaturae in cellulis solaribus silicii Schottky-claustratis. Appl. Phys. Lett. 26, 707 (1975).
Katz, EA, Faiman, D. & Tuladhar, SM. Dependentia temperaturae pro parametris machinarum photovoltaicarum cellularum solarium polymero-fullerenarum sub condicionibus operationis. J. Appl. Phys. 90, 5343–5350 (2002).
Hoc opus a Fundatione Nationali Scientiarum Naturalium Sinarum (Numero Subsidii 60571063) et a Proiectis Investigationis Fundamentalis Provinciae Henan Sinarum (Numero Subsidii 122300410231) sustentatum est.
FY textum commentarii scripsit et MYH specimen ceramicum YBCO paravit. FY et MYH experimentum perfecerunt et eventus analysuerunt. FGC proiectum et interpretationem scientificam datorum duxit. Omnes auctores manuscriptum recensuerunt.
Hoc opus sub licentia Creative Commons Attribution 4.0 International divulgatur. Imagines vel alia materia a tertia parte in hoc articulo sub licentia Creative Commons articuli includuntur, nisi aliter in linea crediti indicatur; si materia sub licentia Creative Commons non includitur, usores permissionem a possessore licentiae petere debebunt ut materiam reproducant. Ad exemplum huius licentiae inspiciendum, visita http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Yang, F., Han, M. et Chang, F. De Origo Effectus Photovoltaici in Ceramicis Superconducentibus YBa₂Cu₃O₆₆.96. Sci Rep 5, 11504 (2015). https://doi.org/10.1038/srep11504.
Commentarium submittendo, consentis te nostris Conditionibus et Regulis Communitatis parere. Si quid inveneris abusivum vel quod nostris condicionibus vel regulis non congruat, quaeso id ut inconveniens nota.
Tempus publicationis: XXII Aprilis MMXX