സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് YBa 2 Cu 3 O 6.96 സെറാമിക്സിലെ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവത്തിന്റെ ഉത്ഭവം

nature.com സന്ദർശിച്ചതിന് നന്ദി. CSS-ന് പരിമിതമായ പിന്തുണയുള്ള ഒരു ബ്രൗസർ പതിപ്പാണ് നിങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത്. മികച്ച അനുഭവം ലഭിക്കുന്നതിന്, കൂടുതൽ കാലികമായ ഒരു ബ്രൗസർ ഉപയോഗിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു (അല്ലെങ്കിൽ ഇന്റർനെറ്റ് എക്സ്പ്ലോററിൽ അനുയോജ്യതാ മോഡ് ഓഫ് ചെയ്യുക). അതേസമയം, തുടർച്ചയായ പിന്തുണ ഉറപ്പാക്കാൻ, സ്റ്റൈലുകളും ജാവാസ്ക്രിപ്റ്റും ഇല്ലാതെ ഞങ്ങൾ സൈറ്റ് പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു.

YBa2Cu3O6.96 (YBCO) സെറാമിക്കിൽ നീല-ലേസർ പ്രകാശം മൂലമുണ്ടാകുന്ന 50 നും 300 K നും ഇടയിൽ ശ്രദ്ധേയമായ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവം ഞങ്ങൾ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു, ഇത് YBCO യുടെയും YBCO-മെറ്റാലിക് ഇലക്ട്രോഡ് ഇന്റർഫേസിന്റെയും സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിവിറ്റിയുമായി നേരിട്ട് ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. YBCO സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗിൽ നിന്ന് റെസിസ്റ്റീവ് അവസ്ഥയിലേക്ക് മാറുമ്പോൾ ഓപ്പൺ സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജ് Voc, ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കറന്റ് Isc എന്നിവയ്ക്ക് ഒരു പോളാരിറ്റി റിവേഴ്‌സൽ ഉണ്ട്. സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റർ-സാധാരണ മെറ്റൽ ഇന്റർഫേസിൽ ഉടനീളം ഒരു വൈദ്യുത സാധ്യത ഉണ്ടെന്ന് ഞങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, ഇത് ഫോട്ടോ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികൾക്ക് വേർതിരിക്കൽ ശക്തി നൽകുന്നു. YBCO സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ചെയ്യുമ്പോൾ ഈ ഇന്റർഫേസ് പൊട്ടൻഷ്യൽ YBCO യിൽ നിന്ന് ലോഹ ഇലക്ട്രോഡിലേക്ക് നയിക്കുകയും YBCO സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് അല്ലാത്തപ്പോൾ വിപരീത ദിശയിലേക്ക് മാറുകയും ചെയ്യുന്നു. YBCO സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ചെയ്യുമ്പോൾ ലോഹ-സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റർ ഇന്റർഫേസിലെ പ്രോക്സിമിറ്റി ഇഫക്റ്റുമായി പൊട്ടൻഷ്യലിന്റെ ഉത്ഭവം എളുപ്പത്തിൽ ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കാം, കൂടാതെ അതിന്റെ മൂല്യം 50 K യിൽ 502 mW/cm2 ലേസർ തീവ്രതയോടെ ~10–8 mV ആയി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. സാധാരണ അവസ്ഥയിലുള്ള ഒരു p-തരം മെറ്റീരിയൽ YBCO, n-തരം മെറ്റീരിയൽ Ag-paste എന്നിവയുമായി സംയോജിപ്പിക്കുമ്പോൾ, ഉയർന്ന താപനിലയിൽ YBCO സെറാമിക്സിന്റെ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സ്വഭാവത്തിന് കാരണമാകുന്ന ഒരു ക്വാസി-പിഎൻ ജംഗ്ഷൻ രൂപം കൊള്ളുന്നു. ഞങ്ങളുടെ കണ്ടെത്തലുകൾ ഫോട്ടോൺ-ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പുതിയ പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് വഴിയൊരുക്കുകയും സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ-മെറ്റൽ ഇന്റർഫേസിലെ പ്രോക്സിമിറ്റി ഇഫക്റ്റിലേക്ക് കൂടുതൽ വെളിച്ചം വീശുകയും ചെയ്തേക്കാം.

ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള സൂപ്പർകണ്ടക്ടറുകളിലെ ഫോട്ടോ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് വോൾട്ടേജ് 1990 കളുടെ തുടക്കത്തിൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, അതിനുശേഷം വ്യാപകമായി അന്വേഷിച്ചു, എന്നിട്ടും അതിന്റെ സ്വഭാവവും സംവിധാനവും ഇപ്പോഴും പരിഹരിക്കപ്പെട്ടിട്ടില്ല1,2,3,4,5. YBa2Cu3O7-δ (YBCO) നേർത്ത ഫിലിമുകൾ6,7,8, പ്രത്യേകിച്ച്, ക്രമീകരിക്കാവുന്ന ഊർജ്ജ വിടവ്9,10,11,12,13 കാരണം ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് (PV) സെല്ലിന്റെ രൂപത്തിൽ തീവ്രമായി പഠിക്കപ്പെടുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, അടിവസ്ത്രത്തിന്റെ ഉയർന്ന പ്രതിരോധം എല്ലായ്പ്പോഴും ഉപകരണത്തിന്റെ കുറഞ്ഞ പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമതയിലേക്ക് നയിക്കുകയും YBCO8 ന്റെ പ്രാഥമിക PV ഗുണങ്ങളെ മറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. 50 നും 300 K നും ഇടയിൽ (Tc ~ 90 K) YBa2Cu3O6.96 (YBCO) സെറാമിക്സിൽ നീല-ലേസർ (λ = 450 nm) പ്രകാശം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ശ്രദ്ധേയമായ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവം ഞങ്ങൾ ഇവിടെ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു. PV പ്രഭാവം YBCO യുടെ സൂപ്പർകണ്ടക്ടിവിറ്റിയുമായും YBCO-മെറ്റാലിക് ഇലക്ട്രോഡ് ഇന്റർഫേസിന്റെ സ്വഭാവവുമായും നേരിട്ട് ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്ന് ഞങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. YBCO സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ഘട്ടത്തിൽ നിന്ന് ഒരു റെസിസ്റ്റീവ് അവസ്ഥയിലേക്ക് മാറുമ്പോൾ ഓപ്പൺ സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജ് Voc, ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കറന്റ് Isc എന്നിവയ്ക്ക് ഒരു പോളാരിറ്റി റിവേഴ്‌സൽ ഉണ്ട്. സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ-സാധാരണ ലോഹ ഇന്റർഫേസിൽ ഉടനീളം ഒരു വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉണ്ടെന്ന് നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, ഇത് ഫോട്ടോ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികൾക്ക് വേർതിരിക്കൽ ശക്തി നൽകുന്നു. YBCO സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ചെയ്യുമ്പോൾ ഈ ഇന്റർഫേസ് പൊട്ടൻഷ്യൽ YBCO യിൽ നിന്ന് ലോഹ ഇലക്ട്രോഡിലേക്ക് നയിക്കുകയും സാമ്പിൾ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് അല്ലാത്തപ്പോൾ വിപരീത ദിശയിലേക്ക് മാറുകയും ചെയ്യുന്നു. YBCO സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ചെയ്യുമ്പോൾ ലോഹ-സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റർ ഇന്റർഫേസിലെ പ്രോക്സിമിറ്റി ഇഫക്റ്റ്14,15,16,17 മായി പൊട്ടൻഷ്യലിന്റെ ഉത്ഭവം സ്വാഭാവികമായും ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കാം, കൂടാതെ അതിന്റെ മൂല്യം 50 K-ൽ 502 mW/cm2 ലേസർ തീവ്രതയോടെ ~10−8 mV ആയി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. സാധാരണ അവസ്ഥയിൽ ഒരു p-ടൈപ്പ് മെറ്റീരിയൽ YBCO യും ഒരു n-ടൈപ്പ് മെറ്റീരിയൽ Ag-പേസ്റ്റും സംയോജിപ്പിച്ച്, ഉയർന്ന താപനിലയിൽ YBCO സെറാമിക്സിന്റെ PV സ്വഭാവത്തിന് കാരണമാകുന്ന ഒരു ക്വാസി-പിഎൻ ജംഗ്ഷൻ രൂപപ്പെടുന്നു. ഉയർന്ന താപനിലയിലുള്ള സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് YBCO സെറാമിക്സിലെ പിവി ഇഫക്റ്റിന്റെ ഉത്ഭവത്തെക്കുറിച്ച് ഞങ്ങളുടെ നിരീക്ഷണങ്ങൾ കൂടുതൽ വെളിച്ചം വീശുകയും ഫാസ്റ്റ് പാസീവ് ലൈറ്റ് ഡിറ്റക്ടർ പോലുള്ള ഒപ്റ്റോ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ അതിന്റെ പ്രയോഗത്തിന് വഴിയൊരുക്കുകയും ചെയ്തു.

ചിത്രം 1a–c, 50 K-ൽ YBCO സെറാമിക് സാമ്പിളിന്റെ IV സവിശേഷതകൾ കാണിക്കുന്നു. പ്രകാശ പ്രകാശം ഇല്ലാതെ, ഒരു സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് മെറ്റീരിയലിൽ നിന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കാവുന്നതുപോലെ, മാറുന്ന വൈദ്യുതധാരയോടൊപ്പം സാമ്പിളിലുടനീളമുള്ള വോൾട്ടേജ് പൂജ്യമായി തുടരുന്നു. ലേസർ ബീം കാഥോഡിലേക്ക് നയിക്കുമ്പോൾ വ്യക്തമായ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവം ദൃശ്യമാകുന്നു (ചിത്രം 1a): I-അക്ഷത്തിന് സമാന്തരമായി IV വളവുകൾ ലേസർ തീവ്രത വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് താഴേക്ക് നീങ്ങുന്നു. കറന്റ് ഇല്ലെങ്കിലും ഒരു നെഗറ്റീവ് ഫോട്ടോ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് വോൾട്ടേജ് ഉണ്ടെന്ന് വ്യക്തമാണ് (പലപ്പോഴും ഓപ്പൺ സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജ് Voc എന്ന് വിളിക്കുന്നു). IV വക്രത്തിന്റെ പൂജ്യം ചരിവ് സൂചിപ്പിക്കുന്നത് സാമ്പിൾ ഇപ്പോഴും ലേസർ പ്രകാശത്തിന് കീഴിൽ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് നടത്തുന്നുണ്ടെന്നാണ്.

(a–c) ഉം 300 K (e–g) ഉം. വാക്വം അവസ്ഥയിൽ −10 mA മുതൽ +10 mA വരെ വൈദ്യുതധാര സ്വീപ്പ് ചെയ്താണ് V(I) യുടെ മൂല്യങ്ങൾ ലഭിച്ചത്. വ്യക്തതയ്ക്കായി പരീക്ഷണ ഡാറ്റയുടെ ഒരു ഭാഗം മാത്രമേ അവതരിപ്പിച്ചിട്ടുള്ളൂ. a, കാഥോഡിൽ (i) സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്ന ലേസർ സ്പോട്ട് ഉപയോഗിച്ച് അളക്കുന്ന YBCO യുടെ കറന്റ്-വോൾട്ടേജ് സവിശേഷതകൾ. എല്ലാ IV വളവുകളും ലേസർ വികിരണം ഉപയോഗിച്ച് സാമ്പിൾ ഇപ്പോഴും സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ചെയ്യുന്നുണ്ടെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്ന തിരശ്ചീന നേർരേഖകളാണ്. വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ലേസർ തീവ്രതയനുസരിച്ച് വക്രം താഴേക്ക് നീങ്ങുന്നു, കറന്റ് പൂജ്യമാണെങ്കിൽ പോലും രണ്ട് വോൾട്ടേജ് ലീഡുകൾക്കിടയിൽ ഒരു നെഗറ്റീവ് പൊട്ടൻഷ്യൽ (Voc) ഉണ്ടെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഈഥർ 50 K (b) അല്ലെങ്കിൽ 300 K (f) ൽ സാമ്പിളിന്റെ മധ്യഭാഗത്തേക്ക് ലേസർ നയിക്കുമ്പോൾ IV വളവുകൾ മാറ്റമില്ലാതെ തുടരും. ആനോഡ് പ്രകാശിപ്പിക്കുമ്പോൾ തിരശ്ചീന രേഖ മുകളിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു (c). 50 K യിൽ ലോഹ-സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ ജംഗ്ഷന്റെ ഒരു സ്കീമാറ്റിക് മോഡൽ d യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. കാഥോഡിലും ആനോഡിലും ചൂണ്ടിക്കാണിച്ച ലേസർ ബീം ഉപയോഗിച്ച് അളക്കുന്ന 300 K യിൽ YBCO യുടെ സാധാരണ അവസ്ഥയുടെ കറന്റ്-വോൾട്ടേജ് സവിശേഷതകൾ യഥാക്രമം e യിലും g യിലും നൽകിയിരിക്കുന്നു. 50 K ലെ ഫലങ്ങളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, നേർരേഖകളുടെ പൂജ്യമല്ലാത്ത ചരിവ് YBCO സാധാരണ അവസ്ഥയിലാണെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു; Voc യുടെ മൂല്യങ്ങൾ വിപരീത ദിശയിലുള്ള പ്രകാശ തീവ്രതയനുസരിച്ച് വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു, ഇത് വ്യത്യസ്തമായ ചാർജ് വേർതിരിക്കൽ സംവിധാനത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. 300 K ലെ സാധ്യമായ ഒരു ഇന്റർഫേസ് ഘടന hj ൽ ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു ലീഡുകളുള്ള സാമ്പിളിന്റെ യഥാർത്ഥ ചിത്രം.

ഓക്സിജൻ സമ്പുഷ്ടമായ YBCO, സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് അവസ്ഥയിൽ, വളരെ ചെറിയ ഊർജ്ജ വിടവ് (ഉദാ.) 9,10 കാരണം സൂര്യപ്രകാശത്തിന്റെ മുഴുവൻ സ്പെക്ട്രവും ആഗിരണം ചെയ്യാൻ കഴിയും, അതുവഴി ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികൾ (e–h) സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. ഫോട്ടോണുകൾ ആഗിരണം ചെയ്തുകൊണ്ട് ഒരു ഓപ്പൺ സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജ് Voc ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന്, പുനഃസംയോജനം സംഭവിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് ഫോട്ടോ-ജനറേറ്റ് ചെയ്ത eh ജോഡികളെ സ്പേഷ്യൽ ആയി വേർതിരിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. ചിത്രം 1i-ൽ സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ കാഥോഡിനും ആനോഡിനും ആപേക്ഷികമായി നെഗറ്റീവ് Voc, ലോഹ-സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ ഇന്റർഫേസിൽ ഉടനീളം ഒരു വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉണ്ടെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ഇലക്ട്രോണുകളെ ആനോഡിലേക്കും ദ്വാരങ്ങളെ കാഥോഡിലേക്കും തൂത്തുവാരുന്നു. ഇങ്ങനെയാണെങ്കിൽ, സൂപ്പർകണ്ടക്ടറിൽ നിന്ന് ആനോഡിലെ ലോഹ ഇലക്ട്രോഡിലേക്ക് ചൂണ്ടുന്ന ഒരു പൊട്ടൻഷ്യലും ഉണ്ടായിരിക്കണം. തൽഫലമായി, ആനോഡിന് സമീപമുള്ള സാമ്പിൾ ഏരിയ പ്രകാശിപ്പിച്ചാൽ ഒരു പോസിറ്റീവ് Voc ലഭിക്കും. കൂടാതെ, ഇലക്ട്രോഡുകളിൽ നിന്ന് വളരെ അകലെയുള്ള പ്രദേശങ്ങളിലേക്ക് ലേസർ സ്പോട്ട് ചൂണ്ടിക്കാണിക്കുമ്പോൾ ഫോട്ടോ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് വോൾട്ടേജുകൾ ഉണ്ടാകരുത്. ചിത്രം 1b,c!-ൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയുന്നത് പോലെ ഇത് തീർച്ചയായും സംഭവിക്കുന്നു.

കാഥോഡ് ഇലക്ട്രോഡിൽ നിന്ന് സാമ്പിളിന്റെ മധ്യഭാഗത്തേക്ക് ലൈറ്റ് സ്പോട്ട് നീങ്ങുമ്പോൾ (ഇന്റർഫേസുകളിൽ നിന്ന് ഏകദേശം 1.25 മില്ലീമീറ്റർ അകലെ), ലഭ്യമായ പരമാവധി മൂല്യത്തിലേക്ക് ലേസർ തീവ്രത വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ IV കർവുകളുടെ വ്യത്യാസമോ Voc ഇല്ലെന്നോ നിരീക്ഷിക്കാൻ കഴിയില്ല (ചിത്രം 1b). സ്വാഭാവികമായും, ഫോട്ടോ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് കാരിയറുകളുടെ പരിമിതമായ ആയുസ്സും സാമ്പിളിലെ വേർതിരിക്കൽ ശക്തിയുടെ അഭാവവും ഈ ഫലത്തിന് കാരണമായി കണക്കാക്കാം. സാമ്പിൾ പ്രകാശിപ്പിക്കുമ്പോഴെല്ലാം ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും, എന്നാൽ മിക്ക e–h ജോഡികളും നശിപ്പിക്കപ്പെടും, കൂടാതെ ഏതെങ്കിലും ഇലക്ട്രോഡുകളിൽ നിന്ന് വളരെ അകലെയുള്ള പ്രദേശങ്ങളിൽ ലേസർ സ്പോട്ട് വീണാൽ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവം നിരീക്ഷിക്കപ്പെടില്ല. ലേസർ സ്പോട്ട് ആനോഡ് ഇലക്ട്രോഡുകളിലേക്ക് നീക്കുമ്പോൾ, I-അക്ഷത്തിന് സമാന്തരമായി IV കർവുകൾ ലേസർ തീവ്രത വർദ്ധിക്കുന്നതിനൊപ്പം മുകളിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു (ചിത്രം 1c). ആനോഡിലെ ലോഹ-സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ ജംഗ്ഷനിൽ സമാനമായ അന്തർനിർമ്മിത വൈദ്യുത മണ്ഡലം നിലവിലുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ഇത്തവണ മെറ്റാലിക് ഇലക്ട്രോഡ് ടെസ്റ്റ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ പോസിറ്റീവ് ലീഡുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു. ലേസർ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന ദ്വാരങ്ങൾ ആനോഡ് ലീഡിലേക്ക് തള്ളപ്പെടുന്നു, അങ്ങനെ ഒരു പോസിറ്റീവ് Voc നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. സൂപ്പർകണ്ടക്ടറിൽ നിന്ന് ലോഹ ഇലക്ട്രോഡിലേക്ക് ചൂണ്ടിക്കാണിക്കുന്ന ഒരു ഇന്റർഫേസ് പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉണ്ടെന്നതിന് ഇവിടെ അവതരിപ്പിച്ച ഫലങ്ങൾ ശക്തമായ തെളിവുകൾ നൽകുന്നു.

300 K യിൽ YBa2Cu3O6.96 സെറാമിക്സിലെ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവം ചിത്രം 1e–g-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. പ്രകാശ പ്രകാശം ഇല്ലാതെ, സാമ്പിളിന്റെ IV വക്രം ഉത്ഭവത്തെ മറികടക്കുന്ന ഒരു നേർരേഖയാണ്. കാഥോഡ് ലീഡുകളിൽ ലേസർ തീവ്രത വർദ്ധിക്കുന്നതിനൊപ്പം ഈ നേർരേഖ യഥാർത്ഥ രേഖയ്ക്ക് സമാന്തരമായി മുകളിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു (ചിത്രം 1e). ഒരു ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ഉപകരണത്തിന് താൽപ്പര്യമുള്ള രണ്ട് പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന കേസുകൾ ഉണ്ട്. V = 0 ആയിരിക്കുമ്പോൾ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് അവസ്ഥ സംഭവിക്കുന്നു. ഈ കേസിലെ വൈദ്യുതധാരയെ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കറന്റ് (Isc) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. രണ്ടാമത്തെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന കേസ് R→∞ അല്ലെങ്കിൽ വൈദ്യുതധാര പൂജ്യമാകുമ്പോൾ സംഭവിക്കുന്ന ഓപ്പൺ-സർക്യൂട്ട് അവസ്ഥ (Voc) ആണ്. 50 K-ൽ ലഭിച്ച ഫലത്തിന് വിപരീതമായി, Voc പോസിറ്റീവ് ആണെന്നും പ്രകാശ തീവ്രത വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് വർദ്ധിക്കുന്നുവെന്നും ചിത്രം 1e വ്യക്തമായി കാണിക്കുന്നു; ഒരു നെഗറ്റീവ് Isc പ്രകാശ പ്രകാശത്തിനൊപ്പം വ്യാപ്തം വർദ്ധിക്കുന്നതായി നിരീക്ഷിക്കുമ്പോൾ, സാധാരണ സോളാർ സെല്ലുകളുടെ ഒരു സാധാരണ സ്വഭാവം.

അതുപോലെ, ഇലക്ട്രോഡുകളിൽ നിന്ന് വളരെ അകലെയുള്ള ഭാഗങ്ങളിൽ ലേസർ ബീം ചൂണ്ടിക്കാണിക്കുമ്പോൾ, V(I) വക്രം ലേസർ തീവ്രതയിൽ നിന്ന് സ്വതന്ത്രമായിരിക്കും, കൂടാതെ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവം ദൃശ്യമാകില്ല (ചിത്രം 1f). 50 K-യിലെ അളവെടുപ്പിന് സമാനമായി, ആനോഡ് ഇലക്ട്രോഡ് വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുമ്പോൾ IV വക്രങ്ങൾ വിപരീത ദിശയിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു (ചിത്രം 1g). സാമ്പിളിന്റെ വ്യത്യസ്ത സ്ഥാനങ്ങളിൽ ലേസർ വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുമ്പോൾ 300 K-യിലെ ഈ YBCO-Ag പേസ്റ്റ് സിസ്റ്റത്തിന് ലഭിച്ച ഈ ഫലങ്ങളെല്ലാം 50 K-യിൽ നിരീക്ഷിക്കുന്നതിന് വിപരീതമായ ഒരു ഇന്റർഫേസ് പൊട്ടൻഷ്യലുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു.

സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് YBCO-യിൽ, അതിന്റെ സംക്രമണ താപനില Tc-യിൽ താഴെയായി, കൂപ്പർ ജോഡികളിലാണ് മിക്ക ഇലക്ട്രോണുകളും ഘനീഭവിക്കുന്നത്. ലോഹ ഇലക്ട്രോഡിൽ ആയിരിക്കുമ്പോൾ, എല്ലാ ഇലക്ട്രോണുകളും ഏകക രൂപത്തിൽ തന്നെ തുടരും. ലോഹ-സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ ഇന്റർഫേസിന്റെ സമീപത്തുള്ള ഏകക ഇലക്ട്രോണുകൾക്കും കൂപ്പർ ജോഡികൾക്കും ഒരു വലിയ സാന്ദ്രത ഗ്രേഡിയന്റ് ഉണ്ട്. ലോഹ വസ്തുക്കളിലെ ഭൂരിപക്ഷ-കാരിയർ ഏകക ഇലക്ട്രോണുകൾ സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ മേഖലയിലേക്ക് വ്യാപിക്കും, അതേസമയം YBCO മേഖലയിലെ ഭൂരിപക്ഷ-കാരിയർ കൂപ്പർ-ജോഡികൾ ലോഹ മേഖലയിലേക്ക് വ്യാപിക്കും. കൂപ്പർ ജോഡികൾ കൂടുതൽ ചാർജുകൾ വഹിക്കുകയും ഏകക ഇലക്ട്രോണുകളേക്കാൾ വലിയ ചലനശേഷി ഉള്ളതിനാൽ, പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്ത ആറ്റങ്ങൾ പിന്നിൽ അവശേഷിക്കുന്നു, ഇത് സ്പേസ് ചാർജ് മേഖലയിൽ ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന് കാരണമാകുന്നു. ഈ വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ദിശ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രാമിൽ ചിത്രം 1d-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. സ്പേസ് ചാർജ് മേഖലയ്ക്ക് സമീപമുള്ള സംഭവ ഫോട്ടോൺ പ്രകാശനം eh ജോഡികൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും, അത് വേർപെടുത്തി റിവേഴ്സ്-ബയാസ് ദിശയിൽ ഒരു ഫോട്ടോകറന്റ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. ബിൽറ്റ്-ഇൻ ഇലക്ട്രിക്കൽ ഫീൽഡിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകൾ പുറത്തുകടക്കുമ്പോൾ, അവ ജോഡികളായി ഘനീഭവിക്കുകയും പ്രതിരോധമില്ലാതെ മറ്റ് ഇലക്ട്രോഡിലേക്ക് ഒഴുകുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, Voc മുൻകൂട്ടി നിശ്ചയിച്ച പോളാരിറ്റിക്ക് വിപരീതമാണ്, ലേസർ ബീം നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന് ചുറ്റുമുള്ള പ്രദേശത്തേക്ക് പോയിന്റ് ചെയ്യുമ്പോൾ ഒരു നെഗറ്റീവ് മൂല്യം പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു. Voc യുടെ മൂല്യത്തിൽ നിന്ന്, ഇന്റർഫേസിലുടനീളമുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ കണക്കാക്കാം: രണ്ട് വോൾട്ടേജ് ലീഡുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം d ~5 × 10−3 m ആണ്, ലോഹ-സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ ഇന്റർഫേസിന്റെ കനം, di, YBCO സൂപ്പർകണ്ടക്ടറിന്റെ (~1 nm) കോഹറൻസ് നീളത്തിന്റെ അതേ അളവുകോലായിരിക്കണം19,20, Voc = 0.03 mV എന്ന മൂല്യം എടുക്കുക, ലോഹ-സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ ഇന്റർഫേസിലെ പൊട്ടൻഷ്യൽ Vms 50 K-യിൽ 502 mW/cm2 ലേസർ തീവ്രതയോടെ ~10−11 V ആയി കണക്കാക്കുന്നു, സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച്,

ഫോട്ടോ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് വോൾട്ടേജ് ഫോട്ടോ തെർമൽ ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗിച്ച് വിശദീകരിക്കാൻ കഴിയില്ലെന്ന് ഇവിടെ ഊന്നിപ്പറയാൻ ഞങ്ങൾ ആഗ്രഹിക്കുന്നു. സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ YBCO യുടെ സീബെക്ക് ഗുണകം Ss = 021 ആണെന്ന് പരീക്ഷണാത്മകമായി സ്ഥാപിച്ചിട്ടുണ്ട്. കോപ്പർ ലെഡ് വയറുകൾക്കുള്ള സീബെക്ക് ഗുണകം SCu = 0.34–1.15 μV/K3 പരിധിയിലാണ്. ലേസർ സ്പോട്ടിലെ കോപ്പർ വയറിന്റെ താപനില 0.06 K എന്ന ചെറിയ അളവിൽ വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, പരമാവധി ലേസർ തീവ്രത 50 K ൽ ലഭ്യമാണ്. ഇത് 6.9 × 10−8 V എന്ന തെർമോഇലക്ട്രിക് പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉത്പാദിപ്പിക്കും, ഇത് ചിത്രം 1 (a) ൽ ലഭിച്ച Voc നേക്കാൾ മൂന്ന് ഓർഡർ മാഗ്നിറ്റ്യൂഡ് കുറവാണ്. പരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾ വിശദീകരിക്കാൻ തെർമോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം വളരെ ചെറുതാണെന്ന് വ്യക്തമാണ്. വാസ്തവത്തിൽ, ലേസർ വികിരണം മൂലമുണ്ടാകുന്ന താപനില വ്യതിയാനം ഒരു മിനിറ്റിനുള്ളിൽ അപ്രത്യക്ഷമാകും, അതിനാൽ താപ പ്രഭാവത്തിൽ നിന്നുള്ള സംഭാവന സുരക്ഷിതമായി അവഗണിക്കാൻ കഴിയും.

മുറിയിലെ താപനിലയിൽ YBCO യുടെ ഈ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവം വ്യത്യസ്തമായ ഒരു ചാർജ് വേർതിരിക്കൽ സംവിധാനം ഇവിടെ ഉൾപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെന്ന് വെളിപ്പെടുത്തുന്നു. സാധാരണ അവസ്ഥയിൽ YBCO സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ചാർജ് കാരിയർ ആയി ദ്വാരങ്ങളുള്ള ഒരു p-തരം മെറ്റീരിയലാണ്22,23, അതേസമയം മെറ്റാലിക് Ag-പേസ്റ്റിന് n-തരം മെറ്റീരിയലിന്റെ സ്വഭാവസവിശേഷതകളുണ്ട്. pn ജംഗ്ഷനുകൾക്ക് സമാനമായി, സിൽവർ പേസ്റ്റിലെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും YBCO സെറാമിക്സിലെ ദ്വാരങ്ങളുടെയും വ്യാപനം ഇന്റർഫേസിലെ YBCO സെറാമിക്കിലേക്ക് വിരൽ ചൂണ്ടുന്ന ഒരു ആന്തരിക വൈദ്യുത മണ്ഡലം രൂപപ്പെടുത്തും (ചിത്രം 1h). ചിത്രം 1e-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, മുറിയിലെ താപനിലയിൽ YBCO-Ag പേസ്റ്റ് സിസ്റ്റത്തിന് വേർതിരിക്കൽ ശക്തി നൽകുകയും പോസിറ്റീവ് Voc, നെഗറ്റീവ് Isc എന്നിവയിലേക്ക് നയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നത് ഈ ആന്തരിക മണ്ഡലമാണ്. പകരമായി, Ag-YBCO ഒരു p-തരം ഷോട്ട്കി ജംഗ്ഷൻ രൂപപ്പെടുത്തിയേക്കാം, ഇത് മുകളിൽ അവതരിപ്പിച്ച മോഡലിലെ അതേ ധ്രുവതയുള്ള ഒരു ഇന്റർഫേസ് പൊട്ടൻഷ്യലിലേക്ക് നയിക്കുന്നു24.

YBCO യുടെ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് സംക്രമണ സമയത്ത് ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ഗുണങ്ങളുടെ വിശദമായ പരിണാമ പ്രക്രിയയെക്കുറിച്ച് അന്വേഷിക്കുന്നതിന്, 80 K യിൽ സാമ്പിളിന്റെ IV വക്രങ്ങൾ, കാഥോഡ് ഇലക്ട്രോഡിൽ പ്രകാശിക്കുന്ന തിരഞ്ഞെടുത്ത ലേസർ തീവ്രത ഉപയോഗിച്ച് അളന്നു (ചിത്രം 2). ലേസർ വികിരണം കൂടാതെ, സാമ്പിളിലുടനീളമുള്ള വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതധാര കണക്കിലെടുക്കാതെ പൂജ്യത്തിൽ തുടരുന്നു, ഇത് 80 K യിൽ സാമ്പിളിന്റെ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് അവസ്ഥയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു (ചിത്രം 2a). 50 K യിൽ ലഭിച്ച ഡാറ്റയ്ക്ക് സമാനമായി, I-അക്ഷത്തിന് സമാന്തരമായി IV വക്രങ്ങൾ ഒരു നിർണായക മൂല്യം Pc എത്തുന്നതുവരെ ലേസർ തീവ്രത വർദ്ധിക്കുന്നതിനൊപ്പം താഴേക്ക് നീങ്ങുന്നു. ഈ നിർണായക ലേസർ തീവ്രതയ്ക്ക് (Pc) മുകളിൽ, സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ ഒരു സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ഘട്ടത്തിൽ നിന്ന് ഒരു റെസിസ്റ്റീവ് ഘട്ടത്തിലേക്ക് ഒരു പരിവർത്തനത്തിന് വിധേയമാകുന്നു; സൂപ്പർകണ്ടക്ടറിൽ പ്രതിരോധം പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നതിനാൽ വൈദ്യുതധാരയ്‌ക്കൊപ്പം വോൾട്ടേജ് വർദ്ധിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു. തൽഫലമായി, IV വക്രം I-അക്ഷവുമായും V-അക്ഷവുമായും വിഭജിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു, ഇത് ആദ്യം ഒരു നെഗറ്റീവ് Voc യിലേക്കും പോസിറ്റീവ് Isc യിലേക്കും നയിക്കുന്നു. ഇപ്പോൾ സാമ്പിൾ ഒരു പ്രത്യേക അവസ്ഥയിലാണെന്ന് തോന്നുന്നു, അതിൽ Voc യുടെയും Isc യുടെയും ധ്രുവത പ്രകാശ തീവ്രതയോട് വളരെ സെൻസിറ്റീവ് ആണ്; പ്രകാശ തീവ്രതയിൽ വളരെ ചെറിയ വർദ്ധനവോടെ, Isc പോസിറ്റീവിൽ നിന്ന് നെഗറ്റീവായും Voc നെഗറ്റീവിൽ നിന്ന് പോസിറ്റീവ് മൂല്യമായും പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, ഇത് ഉത്ഭവത്തെ മറികടക്കുന്നു (ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ഗുണങ്ങളുടെ ഉയർന്ന സംവേദനക്ഷമത, പ്രത്യേകിച്ച് Isc ന്റെ മൂല്യം, പ്രകാശപ്രകാശത്തിലേക്കുള്ള ചിത്രം 2b-യിൽ കൂടുതൽ വ്യക്തമായി കാണാൻ കഴിയും). ലഭ്യമായ ഏറ്റവും ഉയർന്ന ലേസർ തീവ്രതയിൽ, IV വളവുകൾ പരസ്പരം സമാന്തരമായിരിക്കാൻ ഉദ്ദേശിക്കുന്നു, ഇത് YBCO സാമ്പിളിന്റെ സാധാരണ അവസ്ഥയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

കാഥോഡ് ഇലക്ട്രോഡുകൾക്ക് ചുറ്റുമാണ് ലേസർ സ്പോട്ട് സെന്റർ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത് (ചിത്രം 1i കാണുക). a, വ്യത്യസ്ത ലേസർ തീവ്രതകളുള്ള YBCO യുടെ IV കർവുകൾ. b (മുകളിൽ), ഓപ്പൺ സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജ് Voc യുടെ ലേസർ തീവ്രത ആശ്രിതത്വം, ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കറന്റ് Isc. സാമ്പിൾ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് അവസ്ഥയിലായിരിക്കുമ്പോൾ IV കർവുകൾ I-അക്ഷത്തിന് സമാന്തരമായതിനാൽ കുറഞ്ഞ പ്രകാശ തീവ്രതയിൽ (< 110 mW/cm2) Isc മൂല്യങ്ങൾ ലഭിക്കില്ല. b (താഴെ), ലേസർ തീവ്രതയുടെ ഒരു ഫംഗ്‌ഷനായി ഡിഫറൻഷ്യൽ റെസിസ്റ്റൻസ്.

80 K യിൽ Voc, Isc എന്നിവയുടെ ലേസർ തീവ്രതയെ ആശ്രയിക്കുന്നത് ചിത്രം 2b (മുകളിൽ) ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. പ്രകാശ തീവ്രതയുടെ മൂന്ന് മേഖലകളിൽ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ഗുണങ്ങളെക്കുറിച്ച് ചർച്ച ചെയ്യാം. ആദ്യ മേഖല 0 നും Pc നും ഇടയിലാണ്, അതിൽ YBCO സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ചെയ്യുന്നു, Voc നെഗറ്റീവ് ആണ്, പ്രകാശ തീവ്രതയോടെ കുറയുകയും Pc യിൽ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ നിലയിലെത്തുകയും ചെയ്യുന്നു (കേവല മൂല്യം വർദ്ധിക്കുന്നു). രണ്ടാമത്തെ മേഖല Pc യിൽ നിന്ന് മറ്റൊരു ക്രിട്ടിക്കൽ തീവ്രത P0 ലേക്ക് ആണ്, അതിൽ Voc വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ പ്രകാശ തീവ്രത വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് Isc കുറയുകയും P0 ൽ രണ്ടും പൂജ്യത്തിലെത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. YBCO യുടെ സാധാരണ അവസ്ഥയിലെത്തുന്നതുവരെ മൂന്നാമത്തെ മേഖല P0 ന് മുകളിലാണ്. Voc, Isc എന്നിവ മേഖല 2 ലെ പോലെ തന്നെ പ്രകാശ തീവ്രതയിൽ വ്യത്യാസപ്പെടുന്നുണ്ടെങ്കിലും, ക്രിട്ടിക്കൽ തീവ്രത P0 ന് മുകളിൽ അവയ്ക്ക് വിപരീത ധ്രുവതയുണ്ട്. P0 യുടെ പ്രാധാന്യം ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവം ഇല്ലെന്നും ഈ പ്രത്യേക ഘട്ടത്തിൽ ചാർജ് വേർതിരിക്കൽ സംവിധാനം ഗുണപരമായി മാറുന്നു എന്നുമാണ്. ഈ പ്രകാശ തീവ്രതയുടെ ശ്രേണിയിൽ YBCO സാമ്പിൾ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് അല്ലാത്തതായി മാറുന്നു, പക്ഷേ ഇതുവരെ എത്തിച്ചേരാത്ത സാധാരണ അവസ്ഥയിലാണ്.

വ്യക്തമായും, സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സവിശേഷതകൾ YBCO യുടെ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിവിറ്റിയുമായും അതിന്റെ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് സംക്രമണവുമായും അടുത്ത ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ലേസർ തീവ്രതയുടെ ഒരു ഫംഗ്ഷനായി YBCO യുടെ ഡിഫറൻഷ്യൽ റെസിസ്റ്റൻസ്, dV/dI, ചിത്രം 2b (താഴെ) ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. മുമ്പ് സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, സൂപ്പർകണ്ടക്ടറിൽ നിന്ന് ലോഹത്തിലേക്കുള്ള കൂപ്പർ ജോഡി ഡിഫ്യൂഷൻ പോയിന്റുകൾ കാരണം ഇന്റർഫേസിലെ ബിൽറ്റ്-ഇൻ ഇലക്ട്രിക് പൊട്ടൻഷ്യൽ. 50 K ൽ നിരീക്ഷിച്ചതിന് സമാനമായി, ലേസർ തീവ്രത 0 മുതൽ PC വരെ വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവം വർദ്ധിക്കുന്നു. ലേസർ തീവ്രത PC ന് അല്പം മുകളിലുള്ള ഒരു മൂല്യത്തിൽ എത്തുമ്പോൾ, IV കർവ് ചരിഞ്ഞു തുടങ്ങുകയും സാമ്പിളിന്റെ പ്രതിരോധം പ്രത്യക്ഷപ്പെടാൻ തുടങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു, പക്ഷേ ഇന്റർഫേസ് പൊട്ടൻഷ്യലിന്റെ ധ്രുവത ഇതുവരെ മാറിയിട്ടില്ല. സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിവിറ്റിയിൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ എക്‌സൈറ്റേഷന്റെ പ്രഭാവം ദൃശ്യമായ അല്ലെങ്കിൽ സമീപത്തുള്ള IR മേഖലയിൽ അന്വേഷിച്ചു. കൂപ്പർ ജോഡികളെ വിഘടിപ്പിച്ച് സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിവിറ്റി നശിപ്പിക്കുക എന്നതാണ് അടിസ്ഥാന പ്രക്രിയയെങ്കിലും25,26, ചില സന്ദർഭങ്ങളിൽ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിവിറ്റി സംക്രമണം വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും27,28,29, സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിവിറ്റിയുടെ പുതിയ ഘട്ടങ്ങൾ പോലും പ്രേരിപ്പിക്കാൻ കഴിയും30. Pc യിൽ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിവിറ്റിയുടെ അഭാവം ഫോട്ടോ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് പെയർ ബ്രേക്കിംഗുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. P0 എന്ന പോയിന്റിൽ, ഇന്റർഫേസിലുടനീളമുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ പൂജ്യമായി മാറുന്നു, ഇത് പ്രകാശപ്രകാശത്തിന്റെ ഈ പ്രത്യേക തീവ്രതയിൽ ഇന്റർഫേസിന്റെ ഇരുവശങ്ങളിലുമുള്ള ചാർജ് സാന്ദ്രത ഒരേ നിലയിലെത്തുന്നുവെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ലേസർ തീവ്രതയിലെ കൂടുതൽ വർദ്ധനവ് കൂടുതൽ കൂപ്പർ ജോഡികൾ നശിപ്പിക്കപ്പെടുകയും YBCO ക്രമേണ ഒരു p-തരം മെറ്റീരിയലിലേക്ക് രൂപാന്തരപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇലക്ട്രോൺ, കൂപ്പർ ജോഡി വ്യാപനത്തിനുപകരം, ഇന്റർഫേസിന്റെ സവിശേഷത ഇപ്പോൾ ഇലക്ട്രോൺ, ഹോൾ ഡിഫ്യൂഷൻ വഴി നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് ഇന്റർഫേസിലെ വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ധ്രുവീകരണ വിപരീതാവസ്ഥയിലേക്കും തൽഫലമായി ഒരു പോസിറ്റീവ് Voc യിലേക്കും നയിക്കുന്നു (ചിത്രം 1d,h താരതമ്യം ചെയ്യുക). വളരെ ഉയർന്ന ലേസർ തീവ്രതയിൽ, YBCO യുടെ ഡിഫറൻഷ്യൽ പ്രതിരോധം സാധാരണ അവസ്ഥയ്ക്ക് അനുയോജ്യമായ ഒരു മൂല്യത്തിലേക്ക് പൂരിതമാകുന്നു, കൂടാതെ Voc ഉം Isc ഉം ലേസർ തീവ്രതയുമായി രേഖീയമായി വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു (ചിത്രം 2b). സാധാരണ അവസ്ഥയിലുള്ള ലേസർ വികിരണം YBCO ഇനി അതിന്റെ പ്രതിരോധശേഷിയും സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ-മെറ്റൽ ഇന്റർഫേസിന്റെ സവിശേഷതയും മാറ്റില്ല, മറിച്ച് ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികളുടെ സാന്ദ്രത വർദ്ധിപ്പിക്കുമെന്ന് ഈ നിരീക്ഷണം വെളിപ്പെടുത്തുന്നു.

ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ഗുണങ്ങളിൽ താപനിലയുടെ സ്വാധീനം അന്വേഷിക്കുന്നതിന്, ലോഹ-സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ സിസ്റ്റത്തെ കാഥോഡിൽ 502 mW/cm2 തീവ്രതയുള്ള നീല ലേസർ ഉപയോഗിച്ച് വികിരണം ചെയ്തു. 50 നും 300 K നും ഇടയിലുള്ള തിരഞ്ഞെടുത്ത താപനിലയിൽ ലഭിച്ച IV കർവുകൾ ചിത്രം 3a-യിൽ നൽകിയിരിക്കുന്നു. തുടർന്ന് ഈ IV കർവുകളിൽ നിന്ന് ഓപ്പൺ സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജ് Voc, ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കറന്റ് Isc, ഡിഫറൻഷ്യൽ റെസിസ്റ്റൻസ് എന്നിവ ലഭിക്കും, അവ ചിത്രം 3b-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. പ്രകാശ പ്രകാശം ഇല്ലാതെ, വ്യത്യസ്ത താപനിലകളിൽ അളക്കുന്ന എല്ലാ IV കർവുകളും പ്രതീക്ഷിച്ചതുപോലെ ഉത്ഭവം കടന്നുപോകുന്നു (ചിത്രം 3a-യുടെ ഇൻസെറ്റ്). താരതമ്യേന ശക്തമായ ലേസർ ബീം (502 mW/cm2) ഉപയോഗിച്ച് സിസ്റ്റം പ്രകാശിപ്പിക്കുമ്പോൾ താപനില വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് IV സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ഗണ്യമായി മാറുന്നു. താഴ്ന്ന താപനിലയിൽ IV കർവുകൾ Voc-യുടെ നെഗറ്റീവ് മൂല്യങ്ങളുള്ള I-അക്ഷത്തിന് സമാന്തരമായി നേർരേഖകളാണ്. വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന താപനിലയോടൊപ്പം ഈ വക്രം മുകളിലേക്ക് നീങ്ങുകയും ക്രമേണ ഒരു നിർണായക താപനില Tcp-യിൽ പൂജ്യമല്ലാത്ത ചരിവുള്ള ഒരു രേഖയായി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു (ചിത്രം 3a (മുകളിൽ)). എല്ലാ IV സ്വഭാവ വക്രങ്ങളും മൂന്നാമത്തെ ക്വാഡ്രന്റിലെ ഒരു ബിന്ദുവിൽ കറങ്ങുന്നതായി തോന്നുന്നു. നെഗറ്റീവ് മൂല്യത്തിൽ നിന്ന് പോസിറ്റീവ് മൂല്യത്തിലേക്ക് Voc വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ, Isc പോസിറ്റീവ് മൂല്യത്തിലേക്ക് കുറയുന്നു. YBCO യുടെ യഥാർത്ഥ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് സംക്രമണ താപനില Tc ന് മുകളിൽ, IV വക്രം താപനിലയനുസരിച്ച് വ്യത്യസ്തമായി മാറുന്നു (ചിത്രം 3a യുടെ താഴെ). ഒന്നാമതായി, IV വക്രങ്ങളുടെ ഭ്രമണ കേന്ദ്രം ആദ്യത്തെ ക്വാഡ്രന്റിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു. രണ്ടാമതായി, താപനില വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് Voc കുറയുകയും Isc വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു (ചിത്രം 3b യുടെ മുകളിൽ). മൂന്നാമതായി, IV വക്രങ്ങളുടെ ചരിവ് താപനിലയനുസരിച്ച് രേഖീയമായി വർദ്ധിക്കുകയും അതിന്റെ ഫലമായി YBCO യുടെ പ്രതിരോധത്തിന്റെ പോസിറ്റീവ് താപനില ഗുണകം ഉണ്ടാകുകയും ചെയ്യുന്നു (ചിത്രം 3b യുടെ താഴെ).

502 mW/cm2 ലേസർ പ്രകാശത്തിന് കീഴിലുള്ള YBCO-Ag പേസ്റ്റ് സിസ്റ്റത്തിനായുള്ള ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സ്വഭാവസവിശേഷതകളുടെ താപനില ആശ്രിതത്വം.

കാഥോഡ് ഇലക്ട്രോഡുകൾക്ക് ചുറ്റും ലേസർ സ്പോട്ട് സെന്റർ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നു (ചിത്രം 1i കാണുക). a, 50 മുതൽ 90 K വരെ (മുകളിൽ) വരെയും 100 മുതൽ 300 K വരെ (താഴെ) യഥാക്രമം 5 K ഉം 20 K ഉം താപനില വർദ്ധനവോടെ ലഭിച്ച IV വളവുകൾ. ഇൻസെറ്റ് a ഇരുട്ടിലെ നിരവധി താപനിലകളിൽ IV സവിശേഷതകൾ കാണിക്കുന്നു. എല്ലാ വളവുകളും ഉത്ഭവ പോയിന്റിനെ മറികടക്കുന്നു. b, ഓപ്പൺ സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജ് Voc ഉം ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കറന്റ് Isc ഉം (മുകളിൽ) താപനിലയുടെ ഒരു ഫംഗ്ഷനായി YBCO (താഴെ) യുടെ ഡിഫറൻഷ്യൽ റെസിസ്റ്റൻസ്, dV/dI ഉം. പൂജ്യം റെസിസ്റ്റൻസ് സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ട്രാൻസിഷൻ താപനില Tcp Tc0 ന് വളരെ അടുത്തായതിനാൽ നൽകുന്നില്ല.

ചിത്രം 3b-യിൽ നിന്ന് മൂന്ന് നിർണായക താപനിലകൾ തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയും: Tcp, അതിനു മുകളിൽ YBCO സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് അല്ലാത്തതായി മാറുന്നു; Tc0, Voc, Isc എന്നിവ പൂജ്യമായി മാറുമ്പോൾ, ലേസർ വികിരണം ചെയ്യാതെ YBCO യുടെ യഥാർത്ഥ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് സംക്രമണ താപനില Tc ആണ്. Tcp ~ 55 K ന് താഴെ, ലേസർ വികിരണം ചെയ്ത YBCO കൂപ്പർ ജോഡികളുടെ താരതമ്യേന ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയോടെ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് അവസ്ഥയിലാണ്. ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് വോൾട്ടേജും കറന്റും ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനൊപ്പം കൂപ്പർ ജോഡി സാന്ദ്രത കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെ പൂജ്യം പ്രതിരോധ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് സംക്രമണ താപനില 89 K-യിൽ നിന്ന് ~55 K (ചിത്രം 3b-യുടെ താഴെ) ആയി കുറയ്ക്കുക എന്നതാണ് ലേസർ വികിരണത്തിന്റെ ഫലം. വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന താപനില കൂപ്പർ ജോഡികളെ തകർക്കുകയും ഇന്റർഫേസിൽ കുറഞ്ഞ പൊട്ടൻഷ്യലിലേക്ക് നയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. തൽഫലമായി, ലേസർ പ്രകാശത്തിന്റെ അതേ തീവ്രത പ്രയോഗിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും Voc-യുടെ കേവല മൂല്യം ചെറുതായിത്തീരും. താപനിലയിൽ കൂടുതൽ വർദ്ധനവുണ്ടാകുമ്പോൾ ഇന്റർഫേസ് പൊട്ടൻഷ്യൽ ചെറുതായിത്തീരുകയും Tc0-ൽ പൂജ്യത്തിലെത്തുകയും ചെയ്യും. ഫോട്ടോ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികളെ വേർതിരിക്കുന്നതിന് ആന്തരിക ഫീൽഡ് ഇല്ലാത്തതിനാൽ ഈ പ്രത്യേക പോയിന്റിൽ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവം ഇല്ല. ഈ നിർണായക താപനിലയ്ക്ക് മുകളിലാണ് പൊട്ടൻഷ്യലിന്റെ ഒരു പോളാരിറ്റി റിവേഴ്‌സൽ സംഭവിക്കുന്നത്, കാരണം Ag പേസ്റ്റിലെ ഫ്രീ ചാർജ് സാന്ദ്രത YBCO-യിലേതിനേക്കാൾ കൂടുതലാണ്, ഇത് ക്രമേണ ഒരു p-തരം മെറ്റീരിയലിലേക്ക് തിരികെ മാറ്റപ്പെടുന്നു. പരിവർത്തനത്തിന്റെ കാരണം പരിഗണിക്കാതെ, പൂജ്യം പ്രതിരോധ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് സംക്രമണത്തിന് തൊട്ടുപിന്നാലെ Voc, Isc എന്നിവയുടെ പോളാരിറ്റി റിവേഴ്‌സൽ സംഭവിക്കുന്നുവെന്ന് ഇവിടെ ഞങ്ങൾ ഊന്നിപ്പറയാൻ ആഗ്രഹിക്കുന്നു. സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിവിറ്റിയും ലോഹ-സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റർ ഇന്റർഫേസ് പൊട്ടൻഷ്യലുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ഇഫക്റ്റുകളും തമ്മിലുള്ള പരസ്പരബന്ധം ഈ നിരീക്ഷണം ആദ്യമായി വ്യക്തമായി വെളിപ്പെടുത്തുന്നു. സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റർ-സാധാരണ ലോഹ ഇന്റർഫേസിലുടനീളമുള്ള ഈ പൊട്ടൻഷ്യലിന്റെ സ്വഭാവം കഴിഞ്ഞ നിരവധി പതിറ്റാണ്ടുകളായി ഒരു ഗവേഷണ കേന്ദ്രമാണ്, പക്ഷേ ഇപ്പോഴും ഉത്തരം ലഭിക്കാൻ കാത്തിരിക്കുന്ന നിരവധി ചോദ്യങ്ങളുണ്ട്. ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവത്തിന്റെ അളവ് ഈ പ്രധാന പൊട്ടൻഷ്യലിന്റെ വിശദാംശങ്ങൾ (അതിന്റെ ശക്തി, പോളാരിറ്റി മുതലായവ) പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഫലപ്രദമായ ഒരു രീതിയാണെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെട്ടേക്കാം, അതിനാൽ ഉയർന്ന താപനില സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് പ്രോക്സിമിറ്റി ഇഫക്റ്റിലേക്ക് വെളിച്ചം വീശുന്നു.

Tc0 ൽ നിന്ന് Tc യിലേക്ക് താപനില വീണ്ടും വർദ്ധിക്കുന്നത് കൂപ്പർ ജോഡികളുടെ സാന്ദ്രത കുറയുന്നതിനും ഇന്റർഫേസ് പൊട്ടൻഷ്യലിൽ വർദ്ധനവിനും തൽഫലമായി വലിയ Voc യ്ക്കും കാരണമാകുന്നു. Tc യിൽ കൂപ്പർ ജോഡി സാന്ദ്രത പൂജ്യമാവുകയും ഇന്റർഫേസിലെ ബിൽഡ്-ഇൻ പൊട്ടൻഷ്യൽ പരമാവധിയിലെത്തുകയും ചെയ്യുന്നു, അതിന്റെ ഫലമായി പരമാവധി Voc യും മിനിമം Isc യും ഉണ്ടാകുന്നു. ഈ താപനില ശ്രേണിയിലെ Voc യുടെയും Isc യുടെയും (കേവല മൂല്യം) ദ്രുതഗതിയിലുള്ള വർദ്ധനവ് സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് സംക്രമണവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, ഇത് 502 mW/cm2 തീവ്രതയുള്ള ലേസർ വികിരണം വഴി ΔT ~ 3 K ൽ നിന്ന് ~34 K ലേക്ക് വികസിച്ചിരിക്കുന്നു (ചിത്രം 3b). Tc യ്ക്ക് മുകളിലുള്ള സാധാരണ അവസ്ഥകളിൽ, ഓപ്പൺ സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജ് Voc താപനിലയോടൊപ്പം കുറയുന്നു (ചിത്രം 3b യുടെ മുകളിൽ), pn ജംഗ്ഷനുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സാധാരണ സോളാർ സെല്ലുകൾക്കുള്ള Voc യുടെ രേഖീയ സ്വഭാവത്തിന് സമാനമാണ്31,32,33. ലേസർ തീവ്രതയെ ശക്തമായി ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്ന താപനിലയോടുകൂടിയ Voc യുടെ മാറ്റ നിരക്ക് (−dVoc/dT) സാധാരണ സോളാർ സെല്ലുകളേക്കാൾ വളരെ കുറവാണെങ്കിലും, YBCO-Ag ജംഗ്ഷനുള്ള Voc യുടെ താപനില ഗുണകത്തിന് സോളാർ സെല്ലുകളുടേതിന് സമാനമായ വ്യാപ്ത ക്രമമുണ്ട്. ഒരു സാധാരണ സോളാർ സെൽ ഉപകരണത്തിനുള്ള ഒരു pn ജംഗ്ഷന്റെ ചോർച്ച പ്രവാഹം താപനില വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇത് താപനില വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് Voc കുറയുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഈ Ag-സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ സിസ്റ്റത്തിനായി നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന ലീനിയർ IV കർവുകൾ, ഒന്നാമതായി വളരെ ചെറിയ ഇന്റർഫേസ് പൊട്ടൻഷ്യലും രണ്ടാമതായി രണ്ട് ഹെറ്ററോജംഗ്ഷനുകളുടെ ബാക്ക്-ടു-ബാക്ക് കണക്ഷനും കാരണം, ചോർച്ച പ്രവാഹം നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, നമ്മുടെ പരീക്ഷണത്തിൽ നിരീക്ഷിച്ച Voc സ്വഭാവത്തിന് ലീക്കേജ് കറന്റിന്റെ അതേ താപനില ആശ്രിതത്വം കാരണമാകാനുള്ള സാധ്യത വളരെ കൂടുതലാണ്. നിർവചനം അനുസരിച്ച്, Voc നഷ്ടപരിഹാരം നൽകാൻ നെഗറ്റീവ് വോൾട്ടേജ് ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ ആവശ്യമായ വൈദ്യുതധാരയാണ് Isc. താപനില വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ, നെഗറ്റീവ് വോൾട്ടേജ് ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കുറഞ്ഞ വൈദ്യുതധാര ആവശ്യമായി വരുന്ന തരത്തിൽ Voc ചെറുതാകുന്നു. കൂടാതെ, Tc-ക്ക് മുകളിലുള്ള താപനിലയോടൊപ്പം YBCO യുടെ പ്രതിരോധം രേഖീയമായി വർദ്ധിക്കുന്നു (ചിത്രം 3b യുടെ താഴെ), ഇത് ഉയർന്ന താപനിലയിൽ Isc ന്റെ കേവല മൂല്യം കുറയുന്നതിനും കാരണമാകുന്നു.

ചിത്രം 2,3-ൽ നൽകിയിരിക്കുന്ന ഫലങ്ങൾ കാഥോഡ് ഇലക്ട്രോഡുകൾക്ക് ചുറ്റുമുള്ള ഭാഗത്ത് ലേസർ വികിരണം ചെയ്താണ് ലഭിക്കുന്നതെന്ന് ശ്രദ്ധിക്കുക. ആനോഡിൽ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്ന ലേസർ സ്പോട്ട് ഉപയോഗിച്ച് അളവുകൾ ആവർത്തിച്ചിട്ടുണ്ട്, കൂടാതെ സമാനമായ IV സ്വഭാവസവിശേഷതകളും ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ഗുണങ്ങളും നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, എന്നാൽ ഈ സാഹചര്യത്തിൽ Voc, Isc എന്നിവയുടെ ധ്രുവീകരണം വിപരീതമാക്കിയിട്ടുണ്ട്. ഈ ഡാറ്റയെല്ലാം ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവത്തിനുള്ള ഒരു സംവിധാനത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു, ഇത് സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ-മെറ്റൽ ഇന്റർഫേസുമായി അടുത്ത ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

ചുരുക്കത്തിൽ, ലേസർ വികിരണം ചെയ്ത സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് YBCO-Ag പേസ്റ്റ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ IV സവിശേഷതകൾ താപനിലയുടെയും ലേസർ തീവ്രതയുടെയും പ്രവർത്തനങ്ങളായി കണക്കാക്കിയിട്ടുണ്ട്. 50 മുതൽ 300 K വരെയുള്ള താപനില പരിധിയിൽ ശ്രദ്ധേയമായ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവം നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. YBCO സെറാമിക്സിന്റെ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിവിറ്റിയുമായി ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ഗുണങ്ങൾ ശക്തമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്ന് കണ്ടെത്തി. ഫോട്ടോ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് നോൺ-സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് പരിവർത്തനത്തിന് തൊട്ടുപിന്നാലെ Voc, Isc എന്നിവയുടെ ഒരു പോളാരിറ്റി റിവേഴ്‌സൽ സംഭവിക്കുന്നു. നിശ്ചിത ലേസർ തീവ്രതയിൽ അളക്കുന്ന Voc, Isc എന്നിവയുടെ താപനില ആശ്രിതത്വം സാമ്പിൾ പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള ഒരു നിർണായക താപനിലയിൽ ഒരു പ്രത്യേക പോളാരിറ്റി റിവേഴ്‌സലും കാണിക്കുന്നു. സാമ്പിളിന്റെ വ്യത്യസ്ത ഭാഗത്തേക്ക് ലേസർ സ്പോട്ട് കണ്ടെത്തുന്നതിലൂടെ, ഇന്റർഫേസിലുടനീളം ഒരു വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉണ്ടെന്ന് ഞങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, ഇത് ഫോട്ടോ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികൾക്ക് വേർതിരിക്കൽ ശക്തി നൽകുന്നു. YBCO സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ചെയ്യുമ്പോൾ ഈ ഇന്റർഫേസ് പൊട്ടൻഷ്യൽ YBCO യിൽ നിന്ന് ലോഹ ഇലക്ട്രോഡിലേക്ക് നയിക്കുകയും സാമ്പിൾ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് നോൺ-സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ആകുമ്പോൾ വിപരീത ദിശയിലേക്ക് മാറുകയും ചെയ്യുന്നു. YBCO സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് നടത്തുമ്പോൾ ലോഹ-സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ ഇന്റർഫേസിലെ പ്രോക്സിമിറ്റി ഇഫക്റ്റുമായി പൊട്ടൻഷ്യലിന്റെ ഉത്ഭവം സ്വാഭാവികമായും ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കാം, കൂടാതെ 50 K-ൽ 502 mW/cm2 ലേസർ തീവ്രതയോടെ ~10−8 mV ആയി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. ഒരു p-ടൈപ്പ് മെറ്റീരിയൽ YBCO യുടെ സാധാരണ അവസ്ഥയിൽ ഒരു n-ടൈപ്പ് മെറ്റീരിയൽ Ag-paste ഉപയോഗിച്ച് സമ്പർക്കം ഒരു ക്വാസി-pn ജംഗ്ഷൻ ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് ഉയർന്ന താപനിലയിൽ YBCO സെറാമിക്സിന്റെ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സ്വഭാവത്തിന് കാരണമാകുന്നു. മുകളിലുള്ള നിരീക്ഷണങ്ങൾ ഉയർന്ന താപനില സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് YBCO സെറാമിക്സിലെ PV പ്രഭാവത്തിലേക്ക് വെളിച്ചം വീശുകയും ഫാസ്റ്റ് പാസീവ് ലൈറ്റ് ഡിറ്റക്ടർ, സിംഗിൾ ഫോട്ടോൺ ഡിറ്റക്ടർ പോലുള്ള ഒപ്റ്റോ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് വഴിയൊരുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

0.52 mm കനവും 8.64 × 2.26 mm2 ചതുരാകൃതിയിലുള്ള ആകൃതിയുമുള്ള ഒരു YBCO സെറാമിക് സാമ്പിളിലാണ് ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ഇഫക്റ്റ് പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തിയത്, 1.25 mm ആരമുള്ള ലേസർ സ്പോട്ട് വലുപ്പമുള്ള തുടർച്ചയായ വേവ് ബ്ലൂ-ലേസർ (λ = 450 nm) പ്രകാശിപ്പിച്ചു. നേർത്ത ഫിലിം സാമ്പിളിന് പകരം ബൾക്ക് ഉപയോഗിക്കുന്നത്, അടിവസ്ത്രത്തിന്റെ സങ്കീർണ്ണമായ സ്വാധീനം കൈകാര്യം ചെയ്യാതെ തന്നെ സൂപ്പർകണ്ടക്ടറിന്റെ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ഗുണങ്ങൾ പഠിക്കാൻ ഞങ്ങളെ പ്രാപ്തരാക്കുന്നു6,7. മാത്രമല്ല, ബൾക്ക് മെറ്റീരിയൽ അതിന്റെ ലളിതമായ തയ്യാറെടുപ്പ് നടപടിക്രമത്തിനും താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ ചെലവിനും സഹായകമാകും. YBCO സാമ്പിളിൽ ചെമ്പ് ലെഡ് വയറുകൾ സിൽവർ പേസ്റ്റ് ഉപയോഗിച്ച് സംയോജിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു, ഏകദേശം 1 mm വ്യാസമുള്ള നാല് വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ഇലക്ട്രോഡുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു. രണ്ട് വോൾട്ടേജ് ഇലക്ട്രോഡുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം ഏകദേശം 5 mm ആണ്. ക്വാർട്സ് ക്രിസ്റ്റൽ വിൻഡോ ഉപയോഗിച്ച് വൈബ്രേഷൻ സാമ്പിൾ മാഗ്നെറ്റോമീറ്റർ (VersaLab, Quantum Design) ഉപയോഗിച്ച് സാമ്പിളിന്റെ IV സവിശേഷതകൾ അളന്നു. IV കർവുകൾ ലഭിക്കുന്നതിന് സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഫോർ-വയർ രീതി ഉപയോഗിച്ചു. ഇലക്ട്രോഡുകളുടെയും ലേസർ സ്പോട്ടിന്റെയും ആപേക്ഷിക സ്ഥാനങ്ങൾ ചിത്രം 1i-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.

ഈ ലേഖനം എങ്ങനെ ഉദ്ധരിക്കാം: യാങ്, എഫ്. തുടങ്ങിയവർ. സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് YBa2Cu3O6.96 സെറാമിക്സിലെ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവത്തിന്റെ ഉത്ഭവം. സയൻസ്. പ്രതിനിധി 5, 11504; doi: 10.1038/srep11504 (2015).

ചാങ്, സിഎൽ, ക്ലീൻഹാംസ്, എ., മൗൾട്ടൺ, ഡബ്ല്യുജി & ടെസ്റ്റാർഡി, എൽആർ. YBa2Cu3O7 ലെ സമമിതി-നിരോധിത ലേസർ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് വോൾട്ടേജുകൾ. ഫിസി. റെവ. ബി 41, 11564–11567 (1990).

ക്വോക്ക്, എച്ച്എസ്, ഷെങ്, ജെപി & ഡോങ്, എസ്‌വൈ വൈ-ബാ-ക്യൂ-ഒയിലെ അനോമലസ് ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സിഗ്നലിന്റെ ഉത്ഭവം. ഫിസിക്കൽ റെവ. ബി 43, 6270–6272 (1991).

വാങ്, എൽപി, ലിൻ, ജെഎൽ, ഫെങ്, ക്യുആർ & വാങ്, ജിഡബ്ല്യു സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ബൈ-സീനിയർ-സിഎ-ക്യു-ഒയുടെ ലേസർ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് വോൾട്ടേജുകളുടെ അളവ്. ഫിസിക്കൽ. റെവ. ബി 46, 5773–5776 (1992).

ടേറ്റ്, കെ.എൽ., തുടങ്ങിയവർ. YBa2Cu3O7-x ന്റെ റൂം-ടെമ്പറേച്ചർ ഫിലിമുകളിലെ ക്ഷണികമായ ലേസർ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് വോൾട്ടേജുകൾ. ജെ. ആപ്ല. ഫിസിക്കൽ. 67, 4375–4376 (1990).

ക്വോക്ക്, എച്ച്എസ് & ഷെങ്, ജെപി. YBa2Cu3O7 ലെ അനോമലസ് ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രതികരണം. ഫിസിക്കൽ റെവ. ബി 46, 3692–3695 (1992).

മുറോക്ക, വൈ., മുറാമാറ്റ്സു, ടി., യമൗറ, ജെ. & ഹിരോയ്, ഇസഡ്. ഒരു ഓക്സൈഡ് ഹെറ്ററോസ്ട്രക്ചറിൽ YBa2Cu3O7−x-ലേക്ക് ഫോട്ടോജനറേറ്റഡ് ഹോൾ കാരിയർ ഇഞ്ചക്ഷൻ. ആപ്ല. ഫിസ്. ലെറ്റ്. 85, 2950–2952 (2004).

അസകുര, ഡി. തുടങ്ങിയവർ. പ്രകാശപ്രകാശത്തിൽ YBa2Cu3Oy നേർത്ത ഫിലിമുകളുടെ ഫോട്ടോഎമിഷൻ പഠനം. ഫിസി. റവ. ലെറ്റ്. 93, 247006 (2004).

യാങ്, എഫ്. തുടങ്ങിയവർ. വ്യത്യസ്ത ഓക്സിജൻ ഭാഗിക മർദ്ദത്തിൽ YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb ഹെറ്ററോജംഗ്ഷൻ അനീൽ ചെയ്തതിന്റെ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവം. മേറ്റർ. ലെറ്റ്. 130, 51–53 (2014).

അമിനോവ്, ബി.എ തുടങ്ങിയവർ. Yb(Y)Ba2Cu3O7-x സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ടു-ഗാപ് ഘടന. ജെ. സൂപ്പർകോണ്ട്. 7, 361–365 (1994).

കബനോവ്, വി.വി., ഡെംസർ, ജെ., പോഡോബ്നിക്, ബി. & മിഹൈലോവിക്, ഡി. വ്യത്യസ്ത വിടവ് ഘടനകളുള്ള സൂപ്പർകണ്ടക്ടറുകളിലെ ക്വാസിപാർട്ടിക്കിൾ റിലാക്സേഷൻ ഡൈനാമിക്സ്: YBa2Cu3O7-δ-ലെ സിദ്ധാന്തവും പരീക്ഷണങ്ങളും. ഫിസിക്സ്. റെവ. ബി 59, 1497–1506 (1999).

സൺ, ജെ.ആർ., സിയോങ്, സി.എം., ഷാങ്, വൈ.സെഡ് & ഷെൻ, ബി.ജി. YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb യുടെ ഗുണങ്ങൾ ശരിയാക്കൽ. ഹെറ്ററോജംഗ്ഷൻ. ആപ്ല. ഫിസ്. ലെറ്റ്. 87, 222501 (2005).

കമാരാസ്, കെ., പോർട്ടർ, സിഡി, ഡോസ്, എംജി, ഹെർ, എസ്എൽ & ടാനർ, ഡിബി YBa2Cu3O7-δ ലെ എക്‌സിറ്റോണിക് ആഗിരണം, സൂപ്പർകണ്ടക്ടിവിറ്റി. ഫിസി. റവ. ലെറ്റ്. 59, 919–922 (1987).

യു, ജി., ഹീഗർ, എജെ & സ്റ്റക്കി, ജി. YBa2Cu3O6.3 ന്റെ സെമികണ്ടക്റ്റിംഗ് സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ക്ഷണികമായ ഫോട്ടോഇൻഡ്യൂസ്ഡ് കണ്ടക്ടിവിറ്റി: ഫോട്ടോഇൻഡ്യൂസ്ഡ് മെറ്റാലിക് സ്റ്റേറ്റിനും ഫോട്ടോഇൻഡ്യൂസ്ഡ് സൂപ്പർകണ്ടക്ടിവിറ്റിക്കും വേണ്ടിയുള്ള തിരയൽ. സോളിഡ് സ്റ്റേറ്റ് കമ്മ്യൂൺ. 72, 345–349 (1989).

മക്മില്ലൻ, സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് പ്രോക്സിമിറ്റി ഇഫക്റ്റിന്റെ WL ടണലിംഗ് മോഡൽ. ഫിസിക്കൽ റെവ. 175, 537–542 (1968).

ഗുറോൺ, എസ്. തുടങ്ങിയവർ. ഒരു മെസോസ്കോപ്പിക് ലെങ്ത് സ്കെയിലിൽ പരിശോധിച്ച സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് പ്രോക്സിമിറ്റി പ്രഭാവം. ഫിസി. റവ. ലെറ്റ്. 77, 3025–3028 (1996).

അന്നൻസിയാറ്റ, ജി. & മാൻസ്കെ, ഡി. നോൺ-സെൻട്രോസിമെട്രിക് സൂപ്പർകണ്ടക്ടറുകളുമായുള്ള പ്രോക്സിമിറ്റി ഇഫക്റ്റ്. ഫിസി. റെവ. ബി 86, 17514 (2012).

ക്യൂ, എഫ്എം തുടങ്ങിയവർ. Pb-Bi2Te3 ഹൈബ്രിഡ് ഘടനകളിലെ ശക്തമായ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് പ്രോക്സിമിറ്റി പ്രഭാവം. സയൻസ്. പ്രതിനിധി 2, 339 (2012).

ചാപിൻ, ഡിഎം, ഫുള്ളർ, സിഎസ് & പിയേഴ്സൺ, ജിഎൽ സൗരവികിരണത്തെ വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റുന്നതിനുള്ള ഒരു പുതിയ സിലിക്കൺ പിഎൻ ജംഗ്ഷൻ ഫോട്ടോസെൽ. ജെ. ആപ്പ്. ഫിസിക്കൽ. 25, 676–677 (1954).

ടോമിമോട്ടോ, കെ. Zn- അല്ലെങ്കിൽ Ni-ഡോപ്പഡ് YBa2Cu3O6.9 സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് കോഹറൻസ് ദൈർഘ്യത്തിൽ മാലിന്യത്തിന്റെ സ്വാധീനം. ഫിസിക്സ്. റെവ. ബി 60, 114–117 (1999).

ആൻഡോ, വൈ. & സെഗാവ, കെ. വിവിധ ഡോപ്പിംഗുകളിൽ അൺട്വിൻഡ് YBa2Cu3Oy സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ കാന്തിക പ്രതിരോധം: കോഹറൻസ് നീളത്തിന്റെ അസാധാരണമായ ഹോൾ-ഡോപ്പിംഗ് ആശ്രിതത്വം. ഫിസി. റവ. ലെറ്റ്. 88, 167005 (2002).

ഒബെർട്ടെല്ലി, എസ്ഡി & കൂപ്പർ, ജെആർ ഹൈ-ടി, ഓക്സൈഡുകളുടെ തെർമോഇലക്ട്രിക് പവറിലെ സിസ്റ്റമാറ്റിക്സ്. ഫിസിക്സ്. റെവ. ബി 46, 14928–14931, (1992).

സുഗൈ, എസ്. തുടങ്ങിയവർ. പി-ടൈപ്പ് ഹൈ-ടിസി സൂപ്പർകണ്ടക്ടറുകളിലെ കോഹെറന്റ് പീക്കിന്റെയും എൽഒ ഫോണോൺ മോഡിന്റെയും കാരിയർ-ഡെൻസിറ്റി-ആശ്രിത മൊമെന്റം ഷിഫ്റ്റ്. ഫിസിക്കൽ റെവ. ബി 68, 184504 (2003).

നോജിമ, ടി. തുടങ്ങിയവർ. ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ടെക്നിക് ഉപയോഗിച്ച് YBa2Cu3Oy നേർത്ത ഫിലിമുകളിലെ ദ്വാര കുറയ്ക്കലും ഇലക്ട്രോൺ ശേഖരണവും: ഒരു n-തരം ലോഹാവസ്ഥയ്ക്കുള്ള തെളിവ്. ഫിസി. റെവ. ബി 84, 020502 (2011).

ടങ്, ആർ‌ടി ഷോട്ട്കി തടസ്സ ഉയരത്തിന്റെ ഭൗതികശാസ്ത്രവും രസതന്ത്രവും. ആപ്ല. ഫിസ്. ലെറ്റ്. 1, 011304 (2014).

സായ്-ഹാലാസ്, ജിഎ, ചി, സിസി, ഡെനെൻ‌സ്റ്റൈൻ, എ. & ലാംഗെൻബർഗ്, ഡിഎൻ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ഫിലിമുകളിലെ ഡൈനാമിക് എക്സ്റ്റേണൽ പെയർ ബ്രേക്കിംഗിന്റെ ഇഫക്റ്റുകൾ. ഫിസി. റവ. ലെറ്റ്. 33, 215–219 (1974).

നീവ, ജി. തുടങ്ങിയവർ. സൂപ്പർകണ്ടക്ടിവിറ്റിയുടെ ഫോട്ടോഇൻഡ്യൂസ്ഡ് എൻഹാൻസ്മെന്റ്. ആപ്ല. ഫിസ്. ലെറ്റ്. 60, 2159–2161 (1992).

കുഡിനോവ്, VI തുടങ്ങിയവർ. ലോഹ, സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ഘട്ടങ്ങളിലേക്ക് ഫോട്ടോഡോപ്പിംഗ് രീതിയായി YBa2Cu3O6+x ഫിലിമുകളിലെ സ്ഥിരമായ ഫോട്ടോകണ്ടക്ടിവിറ്റി. ഫിസി. റെവ. ബി 14, 9017–9028 (1993).

മാൻകോവ്സ്കി, ആർ. തുടങ്ങിയവർ. YBa2Cu3O6.5 ലെ മെച്ചപ്പെട്ട സൂപ്പർകണ്ടക്ടിവിറ്റിക്ക് അടിസ്ഥാനമായി നോൺലീനിയർ ലാറ്റിസ് ഡൈനാമിക്സ്. നേച്ചർ 516, 71–74 (2014).

ഫൗസ്റ്റി, ഡി. തുടങ്ങിയവർ. സ്ട്രൈപ്പ്-ഓർഡർ ചെയ്ത കുപ്രേറ്റിലെ പ്രകാശ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് സൂപ്പർകണ്ടക്ടിവിറ്റി. സയൻസ് 331, 189–191 (2011).

എൽ-അദാവി, എം.കെ & അൽ-നുഐം, ഐ.എ. ഒരു സോളാർ സെല്ലിന്റെ കാര്യക്ഷമതയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് VOC യുടെ താപനില പ്രവർത്തനപരമായ ആശ്രിതത്വം പുതിയ സമീപനം. ഡീസലൈനേഷൻ 209, 91–96 (2007).

വെർനോൺ, എസ്.എം. & ആൻഡേഴ്‌സൺ, WA ഷോട്ട്കി-ബാരിയർ സിലിക്കൺ സോളാർ സെല്ലുകളിലെ താപനില ഇഫക്റ്റുകൾ. ആപ്ല. ഫിസിക്കൽ ലെറ്റ്. 26, 707 (1975).

കാറ്റ്‌സ്, ഇ.എ., ഫൈമാൻ, ഡി. & തുലാധർ, എസ്.എം. പ്രവർത്തന സാഹചര്യങ്ങളിൽ പോളിമർ-ഫുള്ളറിൻ സോളാർ സെല്ലുകളുടെ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്‌ക് ഉപകരണ പാരാമീറ്ററുകൾക്കുള്ള താപനില ആശ്രിതത്വം. ജെ. ആപ്ല. ഫിസിക്കൽ. 90, 5343–5350 (2002).

ഈ പ്രവർത്തനത്തിന് നാഷണൽ നാച്ചുറൽ സയൻസ് ഫൗണ്ടേഷൻ ഓഫ് ചൈന (ഗ്രാന്റ് നമ്പർ 60571063), ചൈനയിലെ ഹെനാൻ പ്രവിശ്യയിലെ ഫണ്ടമെന്റൽ റിസർച്ച് പ്രോജക്ടുകൾ (ഗ്രാന്റ് നമ്പർ 122300410231) പിന്തുണ നൽകിയിട്ടുണ്ട്.

പ്രബന്ധത്തിന്റെ വാചകം FY എഴുതി, MYH YBCO സെറാമിക് സാമ്പിൾ തയ്യാറാക്കി. FY ഉം MYH ഉം പരീക്ഷണം നടത്തി ഫലങ്ങൾ വിശകലനം ചെയ്തു. FGC പ്രോജക്റ്റിനും ഡാറ്റയുടെ ശാസ്ത്രീയ വ്യാഖ്യാനത്തിനും നേതൃത്വം നൽകി. എല്ലാ എഴുത്തുകാരും കൈയെഴുത്തുപ്രതി അവലോകനം ചെയ്തു.

ഈ കൃതിക്ക് ക്രിയേറ്റീവ് കോമൺസ് ആട്രിബ്യൂഷൻ 4.0 ഇന്റർനാഷണൽ ലൈസൻസ് പ്രകാരമാണ് ലൈസൻസ് നൽകിയിരിക്കുന്നത്. ക്രെഡിറ്റ് ലൈനിൽ മറ്റുവിധത്തിൽ സൂചിപ്പിച്ചിട്ടില്ലെങ്കിൽ, ഈ ലേഖനത്തിലെ ചിത്രങ്ങളോ മറ്റ് മൂന്നാം കക്ഷി മെറ്റീരിയലോ ലേഖനത്തിന്റെ ക്രിയേറ്റീവ് കോമൺസ് ലൈസൻസിൽ ഉൾപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്; മെറ്റീരിയൽ ക്രിയേറ്റീവ് കോമൺസ് ലൈസൻസിന് കീഴിൽ ഉൾപ്പെടുത്തിയിട്ടില്ലെങ്കിൽ, മെറ്റീരിയൽ പുനർനിർമ്മിക്കുന്നതിന് ഉപയോക്താക്കൾ ലൈസൻസ് ഉടമയിൽ നിന്ന് അനുമതി വാങ്ങേണ്ടതുണ്ട്. ഈ ലൈസൻസിന്റെ ഒരു പകർപ്പ് കാണുന്നതിന്, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ സന്ദർശിക്കുക.

യാങ്, എഫ്., ഹാൻ, എം. & ചാങ്, എഫ്. സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് YBa2Cu3O6.96 സെറാമിക്സിലെ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രഭാവത്തിന്റെ ഉത്ഭവം. സയൻസ് റെപ് 5, 11504 (2015). https://doi.org/10.1038/srep11504

ഒരു അഭിപ്രായം സമർപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ നിങ്ങൾ ഞങ്ങളുടെ നിബന്ധനകളും കമ്മ്യൂണിറ്റി മാർഗ്ഗനിർദ്ദേശങ്ങളും പാലിക്കുമെന്ന് സമ്മതിക്കുന്നു. ദുരുപയോഗം ചെയ്യുന്നതോ ഞങ്ങളുടെ നിബന്ധനകളോ മാർഗ്ഗനിർദ്ദേശങ്ങളോ പാലിക്കാത്തതോ ആയ എന്തെങ്കിലും നിങ്ങൾ കണ്ടെത്തുകയാണെങ്കിൽ, ദയവായി അത് അനുചിതമെന്ന് അടയാളപ്പെടുത്തുക.