nature.com වෙත පිවිසීම ගැන ඔබට ස්තූතියි. ඔබ CSS සඳහා සීමිත සහය දක්වන බ්රව්සර් අනුවාදයක් භාවිතා කරයි. හොඳම අත්දැකීම ලබා ගැනීම සඳහා, වඩාත් යාවත්කාලීන බ්රව්සරයක් භාවිතා කිරීමට අපි නිර්දේශ කරමු (නැතහොත් Internet Explorer හි අනුකූලතා මාදිලිය අක්රිය කරන්න). මේ අතරතුර, අඛණ්ඩ සහාය සහතික කිරීම සඳහා, අපි විලාස සහ JavaScript නොමැතිව අඩවිය ප්රදර්ශනය කරන්නෙමු.
YBa2Cu3O6.96 (YBCO) සෙරමික් වල නිල්-ලේසර් ආලෝකකරණයෙන් ප්රේරණය වන 50 සහ 300 K අතර කැපී පෙනෙන ප්රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑමක් අපි වාර්තා කරමු, එය YBCO හි සුපිරි සන්නායකතාවයට සහ YBCO-ලෝහමය ඉලෙක්ට්රෝඩ අතුරුමුහුණතට සෘජුවම සම්බන්ධ වේ. YBCO සුපිරි සන්නායකතාවයේ සිට ප්රතිරෝධක තත්ත්වයට සංක්රමණය වන විට විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතා Voc සහ කෙටි පරිපථ ධාරාව Isc සඳහා ධ්රැවීයතා ප්රතිවර්තනයක් ඇත. ඡායාරූප-ප්රේරිත ඉලෙක්ට්රෝන-කුහර යුගල සඳහා වෙන් කිරීමේ බලය සපයන සුපිරි සන්නායක-සාමාන්ය ලෝහ අතුරුමුහුණත හරහා විද්යුත් විභවයක් පවතින බව අපි පෙන්වමු. YBCO සුපිරි සන්නායක වන විට මෙම අතුරුමුහුණත විභවය YBCO සිට ලෝහ ඉලෙක්ට්රෝඩය වෙත යොමු කරන අතර YBCO අධි සන්නායක නොවන විට ප්රතිවිරුද්ධ දිශාවට මාරු වේ. YBCO සුපිරි සන්නායක වන විට ලෝහ-සුපිරි සන්නායක අතුරුමුහුණතෙහි සමීපතා බලපෑම සමඟ විභවයේ ආරම්භය පහසුවෙන් සම්බන්ධ විය හැකි අතර එහි අගය 50 K හිදී ~10–8 mV ලෙස ඇස්තමේන්තු කර ඇත. සාමාන්ය තත්වයේ ඇති p-වර්ගයේ ද්රව්යයක් වන YBCO, n-වර්ගයේ ද්රව්යයක් සමඟ Ag-paste සංයෝජනය කිරීමෙන් ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී YBCO සෙරමික් වල ප්රකාශ වෝල්ටීයතා හැසිරීමට වගකිව යුතු ක්වාසි-pn හන්දියක් සාදයි. අපගේ සොයාගැනීම් ෆෝටෝන-ඉලෙක්ට්රොනික උපාංගවල නව යෙදුම් සඳහා මග පෑදිය හැකි අතර සුපිරි සන්නායක-ලෝහ අතුරුමුහුණතෙහි සමීප බලපෑම පිළිබඳව තවදුරටත් ආලෝකය විහිදුවනු ඇත.
1990 ගණන්වල මුල් භාගයේදී ඉහළ උෂ්ණත්ව සුපිරි සන්නායකවල ඡායාරූප-ප්රේරිත වෝල්ටීයතාවය වාර්තා වී ඇති අතර එතැන් සිට පුළුල් ලෙස විමර්ශනය කර ඇත, නමුත් එහි ස්වභාවය සහ යාන්ත්රණය අස්ථාවර වී ඇත1,2,3,4,5. YBa2Cu3O7-δ (YBCO) තුනී පටල6,7,8, විශේෂයෙන්, එහි වෙනස් කළ හැකි ශක්ති පරතරය9,10,11,12,13 නිසා ප්රකාශ වෝල්ටීයතා (PV) සෛල ආකාරයෙන් දැඩි ලෙස අධ්යයනය කෙරේ. කෙසේ වෙතත්, උපස්ථරයේ ඉහළ ප්රතිරෝධය සෑම විටම උපාංගයේ අඩු පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාවයකට මඟ පාදන අතර YBCO8 හි ප්රාථමික PV ගුණාංග ආවරණය කරයි. මෙහිදී අපි YBa2Cu3O6.96 (YBCO) සෙරමික් 50 සහ 300 K (Tc ~ 90 K) අතර නිල්-ලේසර් (λ = 450 nm) ආලෝකකරණයෙන් ප්රේරිත කැපී පෙනෙන ප්රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑම වාර්තා කරමු. PV ආචරණය YBCO හි සුපිරි සන්නායකතාවයට සහ YBCO-ලෝහමය ඉලෙක්ට්රෝඩ අතුරුමුහුණතේ ස්වභාවයට සෘජුවම සම්බන්ධ බව අපි පෙන්වමු. YBCO අධි සන්නායක අවධියේ සිට ප්රතිරෝධක තත්වයකට සංක්රමණය වන විට විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතා Voc සහ කෙටි පරිපථ ධාරාව Isc සඳහා ධ්රැවීයතා ප්රතිවර්තනයක් ඇත. සුපිරි සන්නායක-සාමාන්ය ලෝහ අතුරුමුහුණත හරහා විද්යුත් විභවයක් පවතින බව යෝජනා කර ඇති අතර, එය ඡායාරූප-ප්රේරිත ඉලෙක්ට්රෝන-කුහර යුගල සඳහා වෙන් කිරීමේ බලය සපයයි. YBCO අධි සන්නායක වන විට මෙම අතුරුමුහුණත විභවය YBCO සිට ලෝහ ඉලෙක්ට්රෝඩය වෙත යොමු කරන අතර නියැදිය අධි සන්නායක නොවන විට ප්රතිවිරුද්ධ දිශාවට මාරු වේ. YBCO අධි සන්නායක වන විට ලෝහ-සුපිරි සන්නායක අතුරුමුහුණතේදී විභවයේ ආරම්භය ස්වභාවිකවම සමීපතා ආචරණය සමඟ සම්බන්ධ විය හැකි අතර එහි අගය 50 K හිදී 502 mW/cm2 ලේසර් තීව්රතාවයකින් ~10−8 mV ලෙස ඇස්තමේන්තු කර ඇත. සාමාන්ය තත්වයේදී p-වර්ගයේ ද්රව්යයක් වන YBCO, n-වර්ගයේ ද්රව්යයක් සමඟ Ag-පේස්ට් සංයෝජනය කිරීමෙන්, බොහෝ විට, ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී YBCO සෙරමික් වල PV හැසිරීමට වගකිව යුතු අර්ධ-pn හන්දියක් සාදයි. අපගේ නිරීක්ෂණ මගින් ඉහළ උෂ්ණත්ව සුපිරි සන්නායක YBCO සෙරමික් වල PV ආචරණයේ මූලාරම්භය පිළිබඳව තවදුරටත් ආලෝකය විහිදුවන අතර වේගවත් නිෂ්ක්රීය ආලෝක අනාවරක වැනි දෘෂ්ටි ඉලෙක්ට්රොනික උපාංගවල එහි යෙදීමට මග පාදයි.
රූපය 1a–c හි දැක්වෙන්නේ 50 K හි YBCO සෙරමික් සාම්පලයේ IV ලක්ෂණ බවයි. ආලෝක ආලෝකකරණයක් නොමැතිව, සුපිරි සන්නායක ද්රව්යයකින් අපේක්ෂා කළ හැකි පරිදි, වෙනස්වන ධාරාවක් සමඟ සාම්පලය හරහා වෝල්ටීයතාවය ශුන්යයේ පවතී. ලේසර් කදම්භය කැතෝඩයට යොමු කළ විට පැහැදිලි ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණයක් දිස්වේ (රූපය 1a): I-අක්ෂයට සමාන්තරව IV වක්ර ලේසර් තීව්රතාවය වැඩි වීමත් සමඟ පහළට ගමන් කරයි. කිසිදු ධාරාවක් නොමැතිව වුවද සෘණ ඡායාරූප-ප්රේරිත වෝල්ටීයතාවයක් ඇති බව පැහැදිලිය (බොහෝ විට විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතා Voc ලෙස හැඳින්වේ). IV වක්රයේ ශුන්ය බෑවුමෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ නියැදිය තවමත් ලේසර් ආලෝකකරණය යටතේ සුපිරි සන්නායකතාවයෙන් යුක්ත බවයි.
(a–c) සහ 300 K (e–g). රික්තකය තුළ ධාරාව −10 mA සිට +10 mA දක්වා අතුගා දැමීමෙන් V(I) අගයන් ලබා ගන්නා ලදී. පැහැදිලි බව සඳහා ඉදිරිපත් කරනු ලබන්නේ අත්හදා බැලීමේ දත්ත වලින් කොටසක් පමණි. a, කැතෝඩයේ (i) ස්ථානගත කර ඇති ලේසර් ස්ථානය සමඟ මනිනු ලබන YBCO හි ධාරා-වෝල්ටීයතා ලක්ෂණ. සියලුම IV වක්ර තිරස් සරල රේඛා වන අතර එයින් පෙන්නුම් කරන්නේ නියැදිය ලේසර් විකිරණය සමඟ තවමත් අධි සන්නායකතාවයෙන් යුක්ත බවයි. ලේසර් තීව්රතාවය වැඩි වීමත් සමඟ වක්රය පහළට ගමන් කරන අතර, ශුන්ය ධාරාවක් සමඟ වුවද වෝල්ටීයතා ඊයම් දෙක අතර සෘණ විභවයක් (Voc) පවතින බව පෙන්නුම් කරයි. ලේසර් නියැදියේ මධ්යයට ඊතර් 50 K (b) හෝ 300 K (f) හි යොමු කරන විට IV වක්ර නොවෙනස්ව පවතී. ඇනෝඩය ආලෝකමත් වන විට තිරස් රේඛාව ඉහළට ගමන් කරයි (c). 50 K හි ලෝහ-සුපිරි සන්නායක හන්දියේ ක්රමානුකූල ආකෘතියක් d හි දක්වා ඇත. කැතෝඩය සහ ඇනෝඩය වෙත යොමු කරන ලද ලේසර් කදම්භයකින් මනිනු ලබන 300 K හි සාමාන්ය තත්වයේ YBCO හි ධාරා-වෝල්ටීයතා ලක්ෂණ පිළිවෙලින් e සහ g හි දක්වා ඇත. 50 K හි ප්රතිඵලවලට ප්රතිවිරුද්ධව, සරල රේඛාවල ශුන්ය නොවන බෑවුම YBCO සාමාන්ය තත්වයේ පවතින බව පෙන්නුම් කරයි; Voc හි අගයන් ප්රතිවිරුද්ධ දිශාවට ආලෝක තීව්රතාවය සමඟ වෙනස් වන අතර එය වෙනස් ආරෝපණ වෙන් කිරීමේ යාන්ත්රණයක් පෙන්නුම් කරයි. 300 K හි විය හැකි අතුරුමුහුණත් ව්යුහයක් hj හි නිරූපණය කර ඇත ඊයම් සහිත සාම්පලයේ සැබෑ පින්තූරය.
අධි සන්නායක තත්වයේ ඇති ඔක්සිජන් බහුල YBCO හට එහි ඉතා කුඩා ශක්ති පරතරය (උදා) 9,10 නිසා හිරු එළියේ සම්පූර්ණ වර්ණාවලියම පාහේ අවශෝෂණය කර ගත හැකි අතර එමඟින් ඉලෙක්ට්රෝන-කුහර යුගල (e–h) නිර්මාණය වේ. ෆෝටෝන අවශෝෂණය කිරීමෙන් විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතා Voc නිපදවීමට, නැවත එකතු වීමට පෙර ඡායාරූප-ජනනය කරන ලද eh යුගල අවකාශීයව වෙන් කිරීම අවශ්ය වේ18. රූපය 1i හි දක්වා ඇති පරිදි කැතෝඩයට සහ ඇනෝඩයට සාපේක්ෂව සෘණ Voc, ලෝහ-සුපිරි සන්නායක අතුරුමුහුණත හරහා විද්යුත් විභවයක් පවතින බව යෝජනා කරයි, එය ඉලෙක්ට්රෝන ඇනෝඩයට සහ සිදුරු කැතෝඩයට අතුගා දමයි. මෙය එසේ නම්, සුපිරි සන්නායකයේ සිට ඇනෝඩයේ ලෝහ ඉලෙක්ට්රෝඩයට යොමු වන විභවයක් ද තිබිය යුතුය. එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස, ඇනෝඩය අසල නියැදි ප්රදේශය ආලෝකමත් කළහොත් ධනාත්මක Voc එකක් ලැබෙනු ඇත. තවද, ලේසර් ස්ථානය ඉලෙක්ට්රෝඩ වලින් දුරස්ථ ප්රදේශවලට යොමු කරන විට ඡායාරූප-ප්රේරිත වෝල්ටීයතාවයන් නොතිබිය යුතුය. රූපය 1b,c! වෙතින් දැකිය හැකි පරිදි එය නිසැකවම එසේ වේ.
කැතෝඩ ඉලෙක්ට්රෝඩයේ සිට සාම්පලයේ මැදට (අතුරුමුහුණත් වලින් මි.මී. 1.25 ක් පමණ දුරින්) ආලෝක ලපය ගමන් කරන විට, උපරිම අගය දක්වා ලේසර් තීව්රතාවය වැඩි වීමත් සමඟ IV වක්රවල කිසිදු වෙනසක් සහ Voc නොමැති බව නිරීක්ෂණය කළ නොහැක (රූපය 1b). ස්වාභාවිකවම, මෙම ප්රතිඵලය ඡායාරූප-ප්රේරිත වාහකවල සීමිත ආයු කාලය සහ සාම්පලයේ වෙන් කිරීමේ බලය නොමැතිකමට ආරෝපණය කළ හැකිය. නියැදිය ආලෝකමත් කරන සෑම අවස්ථාවකම ඉලෙක්ට්රෝන-සිදුරු යුගල නිර්මාණය කළ හැකි නමුත්, බොහෝ e-h යුගල විනාශ වන අතර ලේසර් ලපය ඕනෑම ඉලෙක්ට්රෝඩයකින් දුරින් පිහිටි ප්රදේශවලට වැටුනහොත් ප්රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑමක් නිරීක්ෂණය නොකෙරේ. ලේසර් ලපය ඇනෝඩ ඉලෙක්ට්රෝඩ වෙත ගෙන යන විට, I-අක්ෂයට සමාන්තරව IV වක්ර ලේසර් තීව්රතාවය වැඩි වීමත් සමඟ ඉහළට ගමන් කරයි (රූපය 1c). ඇනෝඩයේ ලෝහ-සුපිරි සන්නායක හන්දියේ සමාන බිල්ට්-ඉන් විද්යුත් ක්ෂේත්රයක් පවතී. කෙසේ වෙතත්, මෙවර ලෝහමය ඉලෙක්ට්රෝඩය පරීක්ෂණ පද්ධතියේ ධනාත්මක ඊයම් වෙත සම්බන්ධ වේ. ලේසර් මගින් නිපදවන සිදුරු ඇනෝඩ ඊයම් වෙත තල්ලු කරනු ලබන අතර එමඟින් ධනාත්මක Voc නිරීක්ෂණය කෙරේ. මෙහි ඉදිරිපත් කර ඇති ප්රතිඵල මගින් සුපිරි සන්නායකයේ සිට ලෝහ ඉලෙක්ට්රෝඩය දක්වා යොමු වන අතුරුමුහුණත් විභවයක් සැබවින්ම පවතින බවට ප්රබල සාක්ෂි සපයයි.
300 K හි YBa2Cu3O6.96 පිඟන් මැටිවල ප්රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑම රූපය 1e–g හි දක්වා ඇත. ආලෝක ආලෝකකරණයක් නොමැතිව, නියැදියේ IV වක්රය මූලාරම්භය තරණය කරන සරල රේඛාවකි. මෙම සරල රේඛාව මුල් රේඛාවට සමාන්තරව ඉහළට ගමන් කරන අතර කැතෝඩ ඊයම්වල විකිරණය වන ලේසර් තීව්රතාවය වැඩි වේ (රූපය 1e). ප්රකාශ වෝල්ටීයතා උපාංගයක් සඳහා උනන්දුවක් දක්වන සීමිත අවස්ථා දෙකක් තිබේ. කෙටි පරිපථ තත්ත්වය V = 0 වන විට සිදු වේ. මෙම අවස්ථාවේ ධාරාව කෙටි පරිපථ ධාරාව (Isc) ලෙස හැඳින්වේ. දෙවන සීමාකාරී අවස්ථාව වන්නේ R→∞ හෝ ධාරාව ශුන්ය වන විට සිදුවන විවෘත පරිපථ තත්ත්වය (Voc) ය. රූපය 1e පැහැදිලිව පෙන්නුම් කරන්නේ Voc ධනාත්මක වන අතර 50 K හි ලබාගත් ප්රතිඵලයට ප්රතිවිරුද්ධව ආලෝක තීව්රතාවය වැඩි වන විට වැඩි වන බවයි; සෘණ Isc එකක් නිරීක්ෂණය කරන අතර, සාමාන්ය සූර්ය කෝෂ වල සාමාන්ය හැසිරීමකි.
ඒ හා සමානව, ලේසර් කදම්භය ඉලෙක්ට්රෝඩ වලින් දුරස්ථ ප්රදේශවලට යොමු කළ විට, V(I) වක්රය ලේසර් තීව්රතාවයෙන් ස්වාධීන වන අතර ප්රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑමක් ඇති නොවේ (රූපය 1f). 50 K හි මිනුමට සමානව, ඇනෝඩ ඉලෙක්ට්රෝඩය විකිරණය වන විට IV වක්ර ප්රතිවිරුද්ධ දිශාවට ගමන් කරයි (රූපය 1g). නියැදියේ විවිධ ස්ථානවල ලේසර් විකිරණය කර ඇති 300 K හි මෙම YBCO-Ag පේස්ට් පද්ධතිය සඳහා ලබාගත් මෙම සියලු ප්රතිඵල 50 K හි නිරීක්ෂණය කරන ලද විභවයට ප්රතිවිරුද්ධ අතුරුමුහුණත් විභවයකට අනුකූල වේ.
YBCO හි සංක්රාන්ති උෂ්ණත්වය Tc ට වඩා අඩු සුපිරි සන්නායක YBCO හි කූපර් යුගලවල බොහෝ ඉලෙක්ට්රෝන ඝනීභවනය වේ. ලෝහ ඉලෙක්ට්රෝඩයේ සිටියදී, සියලුම ඉලෙක්ට්රෝන ඒකීය ස්වරූපයෙන් පවතී. ලෝහ-සුපිරි සන්නායක අතුරුමුහුණත අසල ඒකීය ඉලෙක්ට්රෝන සහ කූපර් යුගල දෙකටම විශාල ඝනත්ව අනුක්රමයක් ඇත. ලෝහමය ද්රව්යවල බහුතර වාහක ඒකීය ඉලෙක්ට්රෝන සුපිරි සන්නායක කලාපයට විසරණය වන අතර YBCO කලාපයේ බහුතර වාහක කූපර් යුගල ලෝහ කලාපයට විසරණය වේ. ඒකීය ඉලෙක්ට්රෝන YBCO සිට ලෝහ කලාපයට විසරණය වීමට වඩා වැඩි ආරෝපණ රැගෙන යන සහ විශාල සංචලනයක් ඇති කූපර් යුගල ලෙස, ධන ආරෝපිත පරමාණු ඉතිරි වන අතර, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස අවකාශ ආරෝපණ කලාපයේ විද්යුත් ක්ෂේත්රයක් ඇති වේ. මෙම විද්යුත් ක්ෂේත්රයේ දිශාව රූප සටහන රූපය 1d හි දක්වා ඇත. අභ්යවකාශ ආරෝපණ කලාපය අසල සිදුවීම් ෆෝටෝන ආලෝකකරණය eh යුගල නිර්මාණය කළ හැකි අතර ඒවා වෙන් කර පිටතට විසිරී ප්රතිලෝම-පක්ෂග්රාහී දිශාවට ප්රකාශ ධාරාවක් නිපදවයි. ඉලෙක්ට්රෝන ගොඩනඟන ලද විද්යුත් ක්ෂේත්රයෙන් පිටතට ගිය වහාම, ඒවා යුගල බවට ඝනීභවනය වී ප්රතිරෝධයකින් තොරව අනෙක් ඉලෙක්ට්රෝඩයට ගලා යයි. මෙම අවස්ථාවේදී, Voc පෙර සැකසූ ධ්රැවීයතාවයට ප්රතිවිරුද්ධ වන අතර ලේසර් කදම්භය සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය වටා ඇති ප්රදේශයට යොමු කරන විට සෘණ අගයක් පෙන්වයි. Voc අගයෙන්, අතුරුමුහුණත හරහා විභවය ඇස්තමේන්තු කළ හැකිය: වෝල්ටීයතා ඊයම් දෙක අතර දුර d ~5 × 10−3 m වේ, ලෝහ-සුපිරි සන්නායක අතුරුමුහුණතේ ඝණකම, di, YBCO සුපිරි සන්නායකයේ (~1 nm)19,20 හි සහසම්බන්ධතා දිගට සමාන විශාලත්වයේ අනුපිළිවෙල විය යුතුය, Voc = 0.03 mV අගය ගන්න, ලෝහ-සුපිරි සන්නායක අතුරුමුහුණතෙහි විභව Vms 50 K හිදී 502 mW/cm2 ලේසර් තීව්රතාවයකින් ~10−11 V ලෙස ඇගයීමට ලක් කෙරේ, සමීකරණය භාවිතා කරමින්,
ඡායාරූප-ප්රේරිත වෝල්ටීයතාවය ඡායාරූප තාප ආචරණය මගින් පැහැදිලි කළ නොහැකි බව මෙහිදී අපි අවධාරණය කිරීමට කැමැත්තෙමු. සුපිරි සන්නායක YBCO හි සීබෙක් සංගුණකය Ss = 021 බව පර්යේෂණාත්මකව තහවුරු කර ඇත. තඹ ඊයම් වයර් සඳහා සීබෙක් සංගුණකය SCu = 0.34–1.15 μV/K3 පරාසයේ පවතී. ලේසර් ස්ථානයේ තඹ වයරයේ උෂ්ණත්වය 0.06 K කුඩා ප්රමාණයකින් ඉහළ නැංවිය හැකි අතර උපරිම ලේසර් තීව්රතාවය 50 K හි ලබා ගත හැකිය. මෙය 6.9 × 10−8 V ක තාප විද්යුත් විභවයක් නිපදවිය හැකි අතර එය රූපය 1 (a) හි ලබාගත් Voc ට වඩා ඇණවුම් තුනක විශාලත්වයකින් කුඩා වේ. පර්යේෂණාත්මක ප්රතිඵල පැහැදිලි කිරීමට තාප විද්යුත් ආචරණය ඉතා කුඩා බව පැහැදිලිය. ඇත්ත වශයෙන්ම, ලේසර් ප්රකිරණය හේතුවෙන් සිදුවන උෂ්ණත්ව විචලනය මිනිත්තුවකට අඩු කාලයකින් අතුරුදහන් වන අතර එමඟින් තාප ආචරණයෙන් ලැබෙන දායකත්වය ආරක්ෂිතව නොසලකා හැරිය හැකිය.
කාමර උෂ්ණත්වයේ දී YBCO හි මෙම ප්රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑම මෙහි වෙනස් ආරෝපණ වෙන් කිරීමේ යාන්ත්රණයක් සම්බන්ධ වන බව හෙළි කරයි. සාමාන්ය තත්වයේ දී YBCO සුපිරි සන්නායකතාවය යනු ආරෝපණ වාහකයක් ලෙස සිදුරු සහිත p-වර්ගයේ ද්රව්යයකි22,23, ලෝහමය Ag-පේස්ට් n-වර්ගයේ ද්රව්යයක ලක්ෂණ ඇත. pn හන්දිවලට සමානව, රිදී පේස්ට් වල ඉලෙක්ට්රෝන විසරණය සහ YBCO සෙරමික් වල සිදුරු අතුරුමුහුණතෙහි YBCO සෙරමික් වෙත යොමු කරන අභ්යන්තර විද්යුත් ක්ෂේත්රයක් සාදනු ඇත (රූපය 1h). රූප සටහන 1e හි පෙන්වා ඇති පරිදි කාමර උෂ්ණත්වයේ දී YBCO-Ag පේස්ට් පද්ධතිය සඳහා වෙන් කිරීමේ බලය සපයන අතර ධනාත්මක Voc සහ සෘණ Isc වෙත යොමු කරන්නේ මෙම අභ්යන්තර ක්ෂේත්රයයි. විකල්පයක් ලෙස, Ag-YBCO හට p-වර්ගයේ Schottky හන්දියක් සෑදිය හැකි අතර එය ඉහත ඉදිරිපත් කර ඇති ආකෘතියේ ඇති ආකාරයටම ධ්රැවීයතාවක් සහිත අතුරුමුහුණත් විභවයකට ද හේතු වේ24.
YBCO හි අධි සන්නායක සංක්රාන්තිය අතරතුර ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ගුණාංගවල සවිස්තරාත්මක පරිණාම ක්රියාවලිය විමර්ශනය කිරීම සඳහා, 80 K හි සාම්පලයේ IV වක්ර, කැතෝඩ ඉලෙක්ට්රෝඩයේ ආලෝකමත් වන තෝරාගත් ලේසර් තීව්රතාවයන් සමඟ මනිනු ලැබීය (රූපය 2). ලේසර් ප්රකිරණයකින් තොරව, නියැදිය හරහා වෝල්ටීයතාවය ධාරාව නොතකා ශුන්යයේ තබා ඇති අතර, එය 80 K හි නියැදියේ සුපිරි සන්නායක තත්ත්වය පෙන්නුම් කරයි (රූපය 2a). 50 K හි ලබාගත් දත්ත වලට සමානව, I-අක්ෂයට සමාන්තරව IV වක්ර, තීරණාත්මක අගයක් Pc වෙත ළඟා වන තෙක් ලේසර් තීව්රතාවය වැඩි වන විට පහළට ගමන් කරයි. මෙම තීරණාත්මක ලේසර් තීව්රතාවයට (Pc) ඉහළින්, සුපිරි සන්නායකය සුපිරි සන්නායක අවධියක සිට ප්රතිරෝධක අවධියකට සංක්රමණයකට භාජනය වේ; සුපිරි සන්නායකයේ ප්රතිරෝධය දිස්වීම හේතුවෙන් වෝල්ටීයතාවය ධාරාව සමඟ වැඩි වීමට පටන් ගනී. එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස, IV වක්රය I-අක්ෂය සහ V-අක්ෂය සමඟ ඡේදනය වීමට පටන් ගන්නා අතර එය මුලින් සෘණ Voc සහ ධනාත්මක Isc වෙත යොමු කරයි. දැන් නියැදිය Voc සහ Isc හි ධ්රැවීයතාව ආලෝක තීව්රතාවයට අතිශයින් සංවේදී වන විශේෂ තත්වයක පවතින බව පෙනේ; ආලෝක තීව්රතාවයේ ඉතා කුඩා වැඩිවීමක් සමඟ Isc ධන සිට සෘණ දක්වාත්, Voc සෘණ සිට ධන අගය දක්වාත් පරිවර්තනය වන අතර, මූලාරම්භය පසුකර යයි (ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ගුණාංගවල ඉහළ සංවේදීතාව, විශේෂයෙන් Isc හි අගය, ආලෝක ආලෝකකරණයට රූපය 2b හි වඩාත් පැහැදිලිව දැකගත හැකිය). ලබා ගත හැකි ඉහළම ලේසර් තීව්රතාවයේදී, IV වක්ර එකිනෙකට සමාන්තර වීමට අදහස් කරන අතර එය YBCO සාම්පලයේ සාමාන්ය තත්වය පෙන්නුම් කරයි.
ලේසර් ලප කේන්ද්රය කැතෝඩ ඉලෙක්ට්රෝඩ වටා ස්ථානගත කර ඇත (රූපය 1i බලන්න). a, විවිධ ලේසර් තීව්රතාවයන් සහිත විකිරණය කරන ලද YBCO හි IV වක්ර. b (ඉහළ), විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතා Voc හි ලේසර් තීව්රතාවයේ යැපීම සහ කෙටි පරිපථ ධාරාව Isc. නියැදිය සුපිරි සන්නායක තත්වයේ පවතින විට IV වක්ර I-අක්ෂයට සමාන්තරව පවතින බැවින් Isc අගයන් අඩු ආලෝක තීව්රතාවයකින් (< 110 mW/cm2) ලබා ගත නොහැක. b (පහළ), ලේසර් තීව්රතාවයේ ශ්රිතයක් ලෙස අවකල ප්රතිරෝධය.
80 K හිදී Voc සහ Isc හි ලේසර් තීව්රතා යැපීම රූපය 2b (ඉහළ) හි දක්වා ඇත. ආලෝක තීව්රතාවයේ කලාප තුනක ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ගුණාංග සාකච්ඡා කළ හැකිය. පළමු කලාපය 0 සහ Pc අතර වන අතර, එහිදී YBCO අධි සන්නායක වන අතර, Voc සෘණ වන අතර ආලෝක තීව්රතාවය සමඟ අඩු වන අතර Pc හි අවම අගයට ළඟා වේ. දෙවන කලාපය Pc සිට තවත් තීරණාත්මක තීව්රතාවයක් P0 දක්වා වන අතර, එහිදී Voc වැඩි වන අතර ආලෝක තීව්රතාවය වැඩි වන විට Isc අඩු වන අතර P0 හි දෙකම ශුන්යයට ළඟා වේ. YBCO හි සාමාන්ය තත්වයට ළඟා වන තෙක් තුන්වන කලාපය P0 ට වඩා ඉහළින් පවතී. Voc සහ Isc යන දෙකම කලාපයේ 2 හි මෙන් ආලෝක තීව්රතාවය සමඟ වෙනස් වුවද, ඒවාට තීරණාත්මක තීව්රතාවය P0 ට ඉහළින් ප්රතිවිරුද්ධ ධ්රැවීයතාවක් ඇත. P0 හි වැදගත්කම පවතින්නේ ප්රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑමක් නොමැති වීම සහ ආරෝපණ වෙන් කිරීමේ යාන්ත්රණය මෙම විශේෂිත අවස්ථාවේදී ගුණාත්මකව වෙනස් වීමයි. YBCO නියැදිය මෙම ආලෝක තීව්රතා පරාසය තුළ සුපිරි සන්නායක නොවන නමුත් තවමත් ළඟා විය යුතු සාමාන්ය තත්වය තුළ ය.
පැහැදිලිවම, පද්ධතියේ ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ලක්ෂණ YBCO හි සුපිරි සන්නායකතාවයට සහ එහි සුපිරි සන්නායකතා සංක්රාන්තියට සමීපව සම්බන්ධ වේ. YBCO හි අවකල ප්රතිරෝධය, dV/dI, ලේසර් තීව්රතාවයේ ශ්රිතයක් ලෙස රූපය 2b (පහළ) හි දක්වා ඇත. පෙර සඳහන් කළ පරිදි, සුපිරි සන්නායකයේ සිට ලෝහයට කූපර් යුගල විසරණ ලක්ෂ්ය හේතුවෙන් අතුරුමුහුණතෙහි ගොඩනඟන ලද විද්යුත් විභවය. 50 K හි නිරීක්ෂණය කළ ආකාරයටම, ලේසර් තීව්රතාවය 0 සිට Pc දක්වා වැඩි වීමත් සමඟ ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණය වැඩි දියුණු වේ. ලේසර් තීව්රතාවය Pc ට වඩා තරමක් ඉහළ අගයකට ළඟා වූ විට, IV වක්රය ඇලවීමට පටන් ගන්නා අතර සාම්පලයේ ප්රතිරෝධය පෙනෙන්නට පටන් ගනී, නමුත් අතුරුමුහුණත් විභවයේ ධ්රැවීයතාව තවමත් වෙනස් වී නොමැත. සුපිරි සන්නායකතාවයට දෘශ්ය උද්දීපනයේ බලපෑම දෘශ්ය හෝ ආසන්න-IR කලාපයේ විමර්ශනය කර ඇත. මූලික ක්රියාවලිය කූපර් යුගල බිඳ දමා සුපිරි සන්නායකතාව විනාශ කිරීම වන අතර25,26, සමහර අවස්ථාවල සුපිරි සන්නායකතා සංක්රාන්තිය වැඩි දියුණු කළ හැකිය27,28,29, සුපිරි සන්නායකතාවයේ නව අවධීන් පවා ප්රේරණය කළ හැකිය30. Pc හි අධි සන්නායකතාව නොමැතිකම ඡායාරූප-ප්රේරිත යුගල බිඳවැටීමට හේතු විය හැක. P0 ලක්ෂ්යයේදී, අතුරුමුහුණත හරහා විභවය ශුන්ය වන අතර, මෙම විශේෂිත ආලෝක ආලෝකකරණ තීව්රතාවය යටතේ අතුරුමුහුණතේ දෙපස ආරෝපණ ඝනත්වය එකම මට්ටමට ළඟා වන බව පෙන්නුම් කරයි. ලේසර් තීව්රතාවයේ තවදුරටත් වැඩිවීම නිසා තවත් කූපර් යුගල විනාශ වන අතර YBCO ක්රමයෙන් p-වර්ගයේ ද්රව්යයක් බවට පරිවර්තනය වේ. ඉලෙක්ට්රෝන සහ කූපර් යුගල විසරණය වෙනුවට, අතුරුමුහුණතේ ලක්ෂණය දැන් ඉලෙක්ට්රෝන සහ සිදුරු විසරණය මගින් තීරණය කරනු ලැබේ, එය අතුරුමුහුණතේ විද්යුත් ක්ෂේත්රයේ ධ්රැවීයතාව ආපසු හැරවීමට සහ එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස ධනාත්මක Voc (රූපය 1d,h සසඳන්න). ඉතා ඉහළ ලේසර් තීව්රතාවයකදී, YBCO හි අවකල්ය ප්රතිරෝධය සාමාන්ය තත්වයට අනුරූප අගයකට සංතෘප්ත වන අතර Voc සහ Isc දෙකම ලේසර් තීව්රතාවය සමඟ රේඛීයව වෙනස් වීමට නැඹුරු වේ (රූපය 2b). මෙම නිරීක්ෂණයෙන් හෙළි වන්නේ සාමාන්ය තත්වයේ YBCO හි ලේසර් විකිරණය තවදුරටත් එහි ප්රතිරෝධකතාව සහ සුපිරි සන්නායක-ලෝහ අතුරුමුහුණතේ ලක්ෂණය වෙනස් නොකරන නමුත් ඉලෙක්ට්රෝන-කුහර යුගලවල සාන්ද්රණය වැඩි කරන බවයි.
ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ගුණාංග කෙරෙහි උෂ්ණත්වයේ බලපෑම විමර්ශනය කිරීම සඳහා, ලෝහ-අධි සන්නායක පද්ධතිය කැතෝඩයේදී 502 mW/cm2 තීව්රතාවයකින් යුත් නිල් ලේසර් සමඟ විකිරණය කරන ලදී. 50 සහ 300 K අතර තෝරාගත් උෂ්ණත්වවලදී ලබාගත් IV වක්ර රූපය 3a හි දක්වා ඇත. විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතා Voc, කෙටි පරිපථ ධාරාව Isc සහ අවකල ප්රතිරෝධය පසුව මෙම IV වක්ර වලින් ලබා ගත හැකි අතර රූපය 3b හි දක්වා ඇත. ආලෝක ආලෝකකරණයක් නොමැතිව, විවිධ උෂ්ණත්වවලදී මනිනු ලබන සියලුම IV වක්ර අපේක්ෂිත පරිදි මූලාරම්භය පසු කරයි (රූපය 3a හි ඇතුළත් කිරීම). පද්ධතිය සාපේක්ෂව ශක්තිමත් ලේසර් කදම්භයකින් (502 mW/cm2) ආලෝකමත් කරන විට IV ලක්ෂණ වැඩිවන උෂ්ණත්වය සමඟ දැඩි ලෙස වෙනස් වේ. අඩු උෂ්ණත්වවලදී IV වක්ර Voc හි සෘණ අගයන් සහිත I-අක්ෂයට සමාන්තරව සරල රේඛා වේ. මෙම වක්රය වැඩිවන උෂ්ණත්වය සමඟ ඉහළට ගමන් කරන අතර ක්රමයෙන් තීරණාත්මක උෂ්ණත්වය Tcp හි ශුන්ය නොවන බෑවුමක් සහිත රේඛාවක් බවට පත්වේ (රූපය 3a (ඉහළ)). සියලුම IV ලක්ෂණ වක්ර තුන්වන චතුරස්රයේ ලක්ෂ්යයක් වටා භ්රමණය වන බව පෙනේ. Voc සෘණ අගයක සිට ධනාත්මක අගයකට වැඩි වන අතර Isc ධන අගයක සිට සෘණ අගයකට අඩු වේ. YBCO හි මුල් සුපිරි සන්නායක සංක්රාන්ති උෂ්ණත්වය Tc ට ඉහළින්, IV වක්රය උෂ්ණත්වය සමඟ තරමක් වෙනස් ලෙස වෙනස් වේ (රූපය 3a හි පහළ). පළමුව, IV වක්රවල භ්රමණ මධ්යස්ථානය පළමු චතුරස්රයට ගමන් කරයි. දෙවනුව, Voc අඩු වෙමින් පවතින අතර උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට Isc වැඩි වේ (රූපය 3b හි ඉහළ). තෙවනුව, IV වක්රවල බෑවුම උෂ්ණත්වය සමඟ රේඛීයව වැඩි වන අතර එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස YBCO සඳහා ප්රතිරෝධයේ ධනාත්මක උෂ්ණත්ව සංගුණකයක් ඇති වේ (රූපය 3b හි පහළ).
502 mW/cm2 ලේසර් ආලෝකකරණය යටතේ YBCO-Ag පේස්ට් පද්ධතිය සඳහා ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ලක්ෂණවල උෂ්ණත්ව යැපීම.
ලේසර් ලප කේන්ද්රය කැතෝඩ ඉලෙක්ට්රෝඩ වටා ස්ථානගත කර ඇත (රූපය 1i බලන්න). a, 50 සිට 90 K (ඉහළ) දක්වා සහ 100 සිට 300 K (පහළ) දක්වා පිළිවෙලින් 5 K සහ 20 K උෂ්ණත්ව වැඩිවීමක් සහිතව ලබාගත් IV වක්ර. a ඇතුළත් කර ඇති විට අඳුරේ උෂ්ණත්ව කිහිපයකදී IV ලක්ෂණ පෙන්වයි. සියලුම වක්ර ආරම්භක ලක්ෂ්යය තරණය කරයි. b, විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතාව Voc සහ කෙටි පරිපථ ධාරාව Isc (ඉහළ) සහ උෂ්ණත්වයේ ශ්රිතයක් ලෙස YBCO (පහළ) හි අවකල්ය ප්රතිරෝධය, dV/dI. ශුන්ය ප්රතිරෝධක සුපිරි සන්නායක සංක්රාන්ති උෂ්ණත්වය Tcp ලබා නොදෙන්නේ එය Tc0 ට ඉතා ආසන්න බැවිනි.
රූපය 3b ට අනුව තීරණාත්මක උෂ්ණත්ව තුනක් හඳුනාගත හැකිය: Tcp, ඊට ඉහළින් YBCO අධි සන්නායක නොවන බවට පත්වේ; Tc0, එහිදී Voc සහ Isc දෙකම ශුන්ය වන අතර Tc, ලේසර් විකිරණයකින් තොරව YBCO හි මුල් ආරම්භක අධි සන්නායක සංක්රාන්ති උෂ්ණත්වය වේ. Tcp ~ 55 K ට අඩු, ලේසර් විකිරණය කරන ලද YBCO කූපර් යුගලවල සාපේක්ෂව ඉහළ සාන්ද්රණයක් සහිත සුපිරි සන්නායක තත්වයක පවතී. ලේසර් විකිරණයේ බලපෑම වන්නේ ප්රකාශ වෝල්ටීයතා වෝල්ටීයතාවය සහ ධාරාව නිපදවීමට අමතරව කූපර් යුගල සාන්ද්රණය අඩු කිරීමෙන් ශුන්ය ප්රතිරෝධක සුපිරි සන්නායක සංක්රාන්ති උෂ්ණත්වය 89 K සිට ~55 K දක්වා අඩු කිරීමයි (රූපය 3b හි පහළ). වැඩිවන උෂ්ණත්වය කූපර් යුගල බිඳ දමමින් අතුරු මුහුණතේ අඩු විභවයකට මග පාදයි. එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස, ලේසර් ආලෝකකරණයේ එකම තීව්රතාවය යොදන නමුත් Voc හි නිරපේක්ෂ අගය කුඩා වනු ඇත. උෂ්ණත්වය තවදුරටත් වැඩිවීමත් සමඟ අතුරු මුහුණත විභවය කුඩා හා කුඩා වන අතර Tc0 හිදී ශුන්යයට ළඟා වේ. මෙම විශේෂ ලක්ෂ්යයේ ප්රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑමක් නොමැත, මන්ද ඡායාරූප-ප්රේරිත ඉලෙක්ට්රෝන-කුහර යුගල වෙන් කිරීමට අභ්යන්තර ක්ෂේත්රයක් නොමැති බැවිනි. මෙම තීරණාත්මක උෂ්ණත්වයට ඉහළින් විභවයේ ධ්රැවීයතා ප්රතිවර්තනයක් සිදු වේ, මන්ද Ag පේස්ට් වල නිදහස් ආරෝපණ ඝනත්වය YBCO වල ඇති ප්රමාණයට වඩා වැඩි වන අතර එය ක්රමයෙන් p-වර්ගයේ ද්රව්යයකට මාරු කරනු ලැබේ. මෙහිදී අපි අවධාරණය කිරීමට අවශ්ය වන්නේ Voc සහ Isc වල ධ්රැවීයතා ප්රතිවර්තනය ශුන්ය ප්රතිරෝධක සුපිරි සන්නායක සංක්රාන්තියෙන් පසු වහාම සිදුවන බවයි, සංක්රාන්තියට හේතුව කුමක් වුවත්. මෙම නිරීක්ෂණය මඟින් පළමු වරට සුපිරි සන්නායකතාවය සහ ලෝහ-සුපිරි සන්නායක අතුරුමුහුණත් විභවය හා සම්බන්ධ ප්රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑම් අතර සහසම්බන්ධය පැහැදිලිව හෙළි කරයි. සුපිරි සන්නායක-සාමාන්ය ලෝහ අතුරුමුහුණත හරහා මෙම විභවයේ ස්වභාවය පසුගිය දශක කිහිපය තුළ පර්යේෂණ අවධානයක් යොමු කර ඇත, නමුත් තවමත් පිළිතුරු ලැබීමට බලා සිටින ප්රශ්න රාශියක් ඇත. ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණය මැනීම මෙම වැදගත් විභවයේ විස්තර (එහි ශක්තිය සහ ධ්රැවීයතාව වැනි) ගවේෂණය කිරීම සඳහා ඵලදායී ක්රමයක් බව ඔප්පු විය හැකි අතර එම නිසා ඉහළ උෂ්ණත්ව සුපිරි සන්නායක සමීපතා ආචරණය කෙරෙහි ආලෝකය විහිදුවයි.
Tc0 සිට Tc දක්වා උෂ්ණත්වය තවදුරටත් වැඩිවීම කූපර් යුගලවල කුඩා සාන්ද්රණයකට සහ අතුරුමුහුණත් විභවයේ වැඩි දියුණුවකට සහ එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස විශාල Voc වලට හේතු වේ. Tc හිදී කූපර් යුගල සාන්ද්රණය ශුන්ය වන අතර අතුරුමුහුණතේ ගොඩනැංවීමේ විභවය උපරිමයට ළඟා වන අතර එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස උපරිම Voc සහ අවම Isc ඇති වේ. මෙම උෂ්ණත්ව පරාසය තුළ Voc සහ Isc (නිරපේක්ෂ අගය) හි වේගවත් වැඩිවීම ΔT ~ 3 K සිට ~34 K දක්වා තීව්රතාවයකින් යුත් ලේසර් විකිරණය මගින් පුළුල් වන සුපිරි සන්නායක සංක්රාන්තියට අනුරූප වේ (රූපය 3b). Tc ට ඉහළින් ඇති සාමාන්ය තත්වයන්හිදී, විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතා Voc උෂ්ණත්වය සමඟ අඩු වේ (රූපය 3b හි ඉහළින්), pn සන්ධි මත පදනම් වූ සාමාන්ය සූර්ය කෝෂ සඳහා Voc හි රේඛීය හැසිරීමට සමානව31,32,33. ලේසර් තීව්රතාවය මත දැඩි ලෙස රඳා පවතින උෂ්ණත්වය සහිත Voc හි වෙනස් වීමේ අනුපාතය (−dVoc/dT) සාමාන්ය සූර්ය කෝෂවලට වඩා බෙහෙවින් කුඩා වුවද, YBCO-Ag හන්දිය සඳහා Voc හි උෂ්ණත්ව සංගුණකය සූර්ය කෝෂවල විශාලත්වයේ අනුපිළිවෙලට සමාන වේ. සාමාන්ය සූර්ය කෝෂ උපාංගයක් සඳහා pn හන්දියක කාන්දු වන ධාරාව වැඩිවන උෂ්ණත්වය සමඟ වැඩි වන අතර, උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට Voc අඩුවීමට හේතු වේ. මෙම Ag-සුපිරි සන්නායක පද්ධතිය සඳහා නිරීක්ෂණය කරන ලද රේඛීය IV වක්ර, පළමුව ඉතා කුඩා අතුරුමුහුණත් විභවය සහ දෙවනුව විෂම හන්දි දෙකේ පිටුපස සිට පිටුපස සම්බන්ධතාවය හේතුවෙන්, කාන්දු වන ධාරාව තීරණය කිරීම දුෂ්කර කරයි. කෙසේ වෙතත්, අපගේ අත්හදා බැලීමේදී නිරීක්ෂණය කරන ලද Voc හැසිරීමට කාන්දු වන ධාරාවේ එකම උෂ්ණත්ව යැපීම වගකිව යුතු බවට එය බොහෝ දුරට ඉඩ ඇත. නිර්වචනයට අනුව, Isc යනු Voc සඳහා වන්දි ගෙවීම සඳහා සෘණ වෝල්ටීයතාවයක් නිපදවීමට අවශ්ය ධාරාව වන අතර එමඟින් මුළු වෝල්ටීයතාවය ශුන්ය වේ. උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට, සෘණ වෝල්ටීයතාවය නිපදවීමට අඩු ධාරාවක් අවශ්ය වන පරිදි Voc කුඩා වේ. තවද, YBCO හි ප්රතිරෝධය Tc ට වඩා ඉහළ උෂ්ණත්වයක් සමඟ රේඛීයව වැඩි වේ (රූපය 3b හි පහළ), එය ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී Isc හි කුඩා නිරපේක්ෂ අගයට ද දායක වේ.
රූප සටහන් 2,3 හි දක්වා ඇති ප්රතිඵල කැතෝඩ ඉලෙක්ට්රෝඩ වටා ඇති ප්රදේශයේ ලේසර් විකිරණය කිරීමෙන් ලබා ගන්නා බව සලකන්න. ඇනෝඩයේ ස්ථානගත කර ඇති ලේසර් ලපයෙන් මිනුම් ද නැවත නැවතත් කර ඇති අතර සමාන IV ලක්ෂණ සහ ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ගුණාංග නිරීක්ෂණය කර ඇත, මෙම අවස්ථාවේදී Voc සහ Isc හි ධ්රැවීයතාව ආපසු හැරවී ඇත. මෙම සියලු දත්ත ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණය සඳහා යාන්ත්රණයකට මඟ පාදයි, එය සුපිරි සන්නායක-ලෝහ අතුරුමුහුණතට සමීපව සම්බන්ධ වේ.
සාරාංශයක් ලෙස, ලේසර් විකිරණය කරන ලද සුපිරි සන්නායක YBCO-Ag පේස්ට් පද්ධතියේ IV ලක්ෂණ උෂ්ණත්වයේ සහ ලේසර් තීව්රතාවයේ ශ්රිත ලෙස මනිනු ලැබේ. 50 සිට 300 K දක්වා උෂ්ණත්ව පරාසය තුළ කැපී පෙනෙන ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණය නිරීක්ෂණය කර ඇත. ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ගුණාංග YBCO සෙරමික් වල සුපිරි සන්නායකතාවයට දැඩි ලෙස සහසම්බන්ධ වන බව සොයාගෙන ඇත. ඡායාරූප-ප්රේරිත සුපිරි සන්නායකතාවයෙන් සුපිරි සන්නායක නොවන සංක්රාන්තියකට පසු වහාම Voc සහ Isc හි ධ්රැවීයතා ප්රතිවර්තනයක් සිදු වේ. ස්ථාවර ලේසර් තීව්රතාවයෙන් මනිනු ලබන Voc සහ Isc හි උෂ්ණත්ව යැපීම නියැදිය ප්රතිරෝධී වන තීරණාත්මක උෂ්ණත්වයකදී පැහැදිලි ධ්රැවීයතා ප්රතිවර්තනයක් ද පෙන්වයි. නියැදියේ විවිධ කොටස් වලට ලේසර් ස්ථානය ස්ථානගත කිරීමෙන්, අතුරු මුහුණත හරහා විද්යුත් විභවයක් පවතින බව අපි පෙන්වමු, එය ඡායාරූප-ප්රේරිත ඉලෙක්ට්රෝන-කුහර යුගල සඳහා වෙන් කිරීමේ බලය සපයයි. YBCO අධි සන්නායක වන විට මෙම අතුරුමුහුණත් විභවය YBCO සිට ලෝහ ඉලෙක්ට්රෝඩය වෙත යොමු කරන අතර නියැදිය අධි සන්නායක නොවන විට ප්රතිවිරුද්ධ දිශාවට මාරු වේ. YBCO අධි සන්නායක වන විට ලෝහ-අධි සන්නායක අතුරුමුහුණතෙහි සමීපතා බලපෑම සමඟ විභවයේ ආරම්භය ස්වභාවිකවම සම්බන්ධ විය හැකි අතර එය 50 K දී 502 mW/cm2 ලේසර් තීව්රතාවයකින් ~10−8 mV ලෙස ඇස්තමේන්තු කර ඇත. n-වර්ගයේ ද්රව්යයක් Ag-paste සමඟ සාමාන්ය තත්වයේදී p-වර්ගයේ ද්රව්යයක් YBCO ස්පර්ශ කිරීමෙන් ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී YBCO සෙරමික් වල ප්රකාශ වෝල්ටීයතා හැසිරීමට වගකිව යුතු ක්වාසි-pn හන්දියක් සාදයි. ඉහත නිරීක්ෂණ ඉහළ උෂ්ණත්ව සුපිරි සන්නායක YBCO සෙරමික් වල PV ආචරණය කෙරෙහි ආලෝකය විහිදුවන අතර වේගවත් නිෂ්ක්රීය ආලෝක අනාවරකය සහ තනි ෆෝටෝන අනාවරකය වැනි දෘෂ්ටි ඉලෙක්ට්රොනික උපාංගවල නව යෙදුම් සඳහා මග පාදයි.
ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණ අත්හදා බැලීම් 0.52 mm ඝනකම සහ 8.64 × 2.26 mm2 සෘජුකෝණාස්රාකාර හැඩයක් සහිත YBCO සෙරමික් සාම්පලයක් මත සිදු කරන ලද අතර අඛණ්ඩ තරංග නිල්-ලේසර් (λ = 450 nm) මගින් ආලෝකමත් කරන ලද අතර ලේසර් ලප ප්රමාණය 1.25 mm අරයකින් යුක්ත වේ. තුනී පටල සාම්පලයක් වෙනුවට තොගයක් භාවිතා කිරීමෙන් උපස්ථරයේ සංකීර්ණ බලපෑම සමඟ කටයුතු නොකර සුපිරි සන්නායකයේ ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ගුණාංග අධ්යයනය කිරීමට අපට හැකියාව ලැබේ6,7. එපමණක් නොව, තොග ද්රව්ය එහි සරල සකස් කිරීමේ ක්රියා පටිපාටියට සහ සාපේක්ෂව අඩු පිරිවැයට හිතකර විය හැකිය. තඹ ඊයම් වයර් YBCO සාම්පලය මත රිදී පේස්ට් සමඟ සම්බන්ධ කර ඇති අතර විෂ්කම්භය 1 mm පමණ වන රවුම් ඉලෙක්ට්රෝඩ හතරක් සාදයි. වෝල්ටීයතා ඉලෙක්ට්රෝඩ දෙක අතර දුර 5 mm පමණ වේ. ක්වාර්ට්ස් ස්ඵටික කවුළුවක් සහිත කම්පන සාම්පල චුම්බකමානය (VersaLab, Quantum Design) භාවිතයෙන් සාම්පලයේ IV ලක්ෂණ මනිනු ලැබුවේ ක්වාර්ට්ස් ස්ඵටික කවුළුවක් සමඟිනි. IV වක්ර ලබා ගැනීම සඳහා සම්මත වයර් හතරේ ක්රමය භාවිතා කරන ලදී. ඉලෙක්ට්රෝඩවල සාපේක්ෂ පිහිටීම් සහ ලේසර් ලපයේ සාපේක්ෂ පිහිටීම් රූපය 1i හි දක්වා ඇත.
මෙම ලිපිය උපුටා දක්වන්නේ කෙසේද: යැං, එෆ්. සහ තවත් අය. සුපිරි සන්නායක YBa2Cu3O6.96 පිඟන් මැටි වල ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණයේ ආරම්භය. විද්යා. නියෝජිත 5, 11504; doi: 10.1038/srep11504 (2015).
චැං, සීඑල්, ක්ලයින්හැම්ස්, ඒ., මෝල්ටන්, ඩබ්ලිව්ජී සහ ටෙස්ටාර්ඩි, එල්ආර් YBa2Cu3O7 හි සමමිතිය-තහනම් ලේසර්-ප්රේරිත වෝල්ටීයතා. භෞතික. Rev. B 41, 11564–11567 (1990).
ක්වොක්, එච්එස්, ෂෙන්ග්, ජේපී සහ ඩොං, එස්වයි Y-Ba-Cu-O හි විෂම ප්රකාශ වෝල්ටීයතා සංඥාවේ ආරම්භය. භෞතික. Rev. B 43, 6270–6272 (1991).
වැන්ග්, එල්පී, ලින්, ජේඑල්, ෆෙන්ග්, QR සහ වැන්ග්, ජීඩබ්ලිව් අධි සන්නායක ද්වි-ශ්රේණියේ Ca-Cu-O හි ලේසර් ප්රේරිත වෝල්ටීයතා මැනීම. භෞතික. Rev. B 46, 5773–5776 (1992).
ටේට්, KL, සහ තවත් අය. YBa2Cu3O7-x හි කාමර-උෂ්ණත්ව පටලවල අස්ථිර ලේසර්-ප්රේරිත වෝල්ටීයතා. J. Appl. Phys. 67, 4375–4376 (1990).
ක්වොක්, එච්එස් සහ ෂෙන්ග්, ජේපී YBa2Cu3O7 හි විෂම ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ප්රතිචාරය. භෞතික. Rev. B 46, 3692–3695 (1992).
මුරාඕකා, වයි., මුරමාට්සු, ටී., යමෞරා, ජේ. සහ හිරෝයි, ඉසෙඩ්. ඔක්සයිඩ් විෂම ව්යුහයක YBa2Cu3O7−x වෙත ඡායා ජනනය කරන ලද සිදුරු වාහක එන්නත් කිරීම. යෙදුම. භෞතික ලෙට්. 85, 2950–2952 (2004).
අසකුරා, ඩී. සහ තවත් අය. ආලෝක ආලෝකය යටතේ YBa2Cu3Oy තුනී පටලවල ඡායාරූප විමෝචන අධ්යයනය. භෞතික. රෙව්. ලෙට්. 93, 247006 (2004).
යැං, එෆ්. සහ තවත් අය. විවිධ ඔක්සිජන් අර්ධ පීඩනයන්හි ඇනීල් කරන ලද YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3:Nb විෂම හන්දියෙහි ප්රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑම. මැටර්. ලෙට්. 130, 51–53 (2014).
අමිනොව්, බීඒ සහ තවත් අය. Yb(Y)Ba2Cu3O7-x තනි ස්ඵටිකවල ද්වි-පරතර ව්යුහය. ජේ. සුපර්කොන්ඩ්. 7, 361–365 (1994).
කබනොව්, වී.වී., ඩෙම්සාර්, ජේ., පොඩොබ්නික්, බී. සහ මිහයිලොවික්, ඩී. විවිධ පරතරය ව්යුහයන් සහිත සුපිරි සන්නායකවල ක්වාසිඅංශු ලිහිල් කිරීමේ ගතිකය: YBa2Cu3O7-δ පිළිබඳ න්යාය සහ අත්හදා බැලීම්. භෞතික. Rev. B 59, 1497–1506 (1999).
සන්, ජේආර්, සියොන්ග්, සීඑම්, ෂැං, වයිසඩ් සහ ෂෙන්, බීජී YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb විෂම සන්ධියේ නිවැරදි කිරීමේ ගුණාංග. යෙදුම. භෞතික ලෙට්. 87, 222501 (2005).
කමාරාස්, කේ., පෝටර්, සීඩී, ඩොස්, එම්ජී, හර්, එස්එල් සහ ටැනර්, ඩීබී YBa2Cu3O7-δ හි එක්සිටොනික් අවශෝෂණය සහ සුපිරි සන්නායකතාව. භෞතික. රෙව්. ලෙට්. 59, 919–922 (1987).
යූ, ජී., හීගර්, ඒජේ සහ ස්ටකී, ජී. YBa2Cu3O6.3 හි අර්ධ සන්නායක තනි ස්ඵටිකවල අස්ථිර ප්රකාශ ප්රේරිත සන්නායකතාවය: ප්රකාශ ප්රේරිත ලෝහමය තත්ත්වය සහ ප්රකාශ ප්රේරිත සුපිරි සන්නායකතාව සඳහා සෙවීම. ඝන අවස්ථා ප්රජාව. 72, 345–349 (1989).
මැක්මිලන්, සුපිරි සන්නායක සමීපතා ආචරණය පිළිබඳ WL උමං මාර්ග ආකෘතිය. භෞතික. Rev. 175, 537–542 (1968).
ගුඑරොන්, එස්. සහ තවත් අය. මෙසොස්කොපික් දිග පරිමාණයකින් පරීක්ෂා කරන ලද සුපිරි සන්නායක සමීපතා බලපෑම. භෞතික. රෙව්. ලෙට්. 77, 3025–3028 (1996).
අන්නුන්සියාටා, ජී. සහ මැන්ස්කේ, ඩී. කේන්ද්රීය නොවන සමමිතික සුපිරි සන්නායක සමඟ සමීපතා බලපෑම. භෞතික. Rev. B 86, 17514 (2012).
Qu, FM සහ තවත් අය. Pb-Bi2Te3 දෙමුහුන් ව්යුහයන්හි ප්රබල සුපිරි සන්නායක සමීපතා බලපෑම. Sci. Rep. 2, 339 (2012).
චැපින්, ඩීඑම්, ෆුලර්, සීඑස් සහ පියර්සන්, ජීඑල් සූර්ය විකිරණ විද්යුත් බලය බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා නව සිලිකන් පීඑන් හන්දිය ඡායා සෛලයක්. ජේ. ඇප්. භෞතික විද්යාව 25, 676–677 (1954).
ටොමිමොටෝ, කේ. Zn- හෝ Ni-ඩොප් කළ YBa2Cu3O6.9 තනි ස්ඵටිකවල සුපිරි සන්නායක සහසම්බන්ධතා දිගට අපිරිසිදුකම් බලපෑම්. භෞතික. Rev. B 60, 114–117 (1999).
ඇන්ඩෝ, වයි. සහ සෙගාවා, කේ. පුළුල් පරාසයක මාත්රණ පරාසයක දී නොබැඳි YBa2Cu3Oy තනි ස්ඵටිකවල චුම්භක ප්රතිරෝධය: සහසම්බන්ධතා දිගෙහි විෂම සිදුරු-මාත්රණ යැපීම. භෞතික. පූජ්ය ලෙට්. 88, 167005 (2002).
ඔබර්ටෙලි, එස්ඩී සහ කූපර්, ජේආර් අධි-ටී, ඔක්සයිඩවල තාප විද්යුත් බලයේ පද්ධතිමය. භෞතික. Rev. B 46, 14928–14931, (1992).
සුගයි, එස්. සහ තවත් අය. p-වර්ගයේ අධි-Tc සුපිරි සන්නායකවල සහසම්බන්ධ උච්චයේ සහ LO ෆෝනෝන් මාදිලියේ වාහක-ඝනත්වය-රඳා පවතින ගම්යතා මාරුව. භෞතික. Rev. B 68, 184504 (2003).
නොජිමා, ටී. සහ තවත් අය. විද්යුත් රසායනික තාක්ෂණයක් භාවිතා කරමින් YBa2Cu3Oy තුනී පටලවල සිදුරු අඩු කිරීම සහ ඉලෙක්ට්රෝන සමුච්චය කිරීම: n-වර්ගයේ ලෝහමය තත්වයක් සඳහා සාක්ෂි. භෞතික. Rev. B 84, 020502 (2011).
ටුන්ග්, ආර්ටී ෂොට්කි බාධක උසෙහි භෞතික විද්යාව සහ රසායන විද්යාව. යෙදුම. භෞතික. ලෙට්. 1, 011304 (2014).
සයි-හලාස්, ජීඒ, චි, සීසී, ඩෙනෙන්ස්ටයින්, ඒ. සහ ලැන්ගන්බර්ග්, ඩීඑන් අධි සන්නායක චිත්රපටවල ගතික බාහිර යුගල බිඳීමේ බලපෑම්. භෞතික. රෙව්. ලෙට්. 33, 215–219 (1974).
නීවා, ජී. සහ තවත් අය. අධි සන්නායකතාවයේ ඡායාරූප ප්රේරිත වැඩි දියුණු කිරීම. ඇප්ලි. භෞතික ලෙට්. 60, 2159–2161 (1992).
කුඩිනොව්, VI සහ තවත් අය. ලෝහමය සහ සුපිරි සන්නායක අවධි දෙසට ෆොටෝඩෝපින් කිරීමේ ක්රමයක් ලෙස YBa2Cu3O6+x පටලවල නොනැසී පවතින ප්රකාශ සන්නායකතාව. භෞතික. Rev. B 14, 9017–9028 (1993).
මැන්කොව්ස්කි, ආර්. සහ තවත් අය. YBa2Cu3O6.5 හි වැඩි දියුණු කළ සුපිරි සන්නායකතාව සඳහා පදනමක් ලෙස රේඛීය නොවන දැලිස් ගතිකය. නේචර් 516, 71–74 (2014).
ෆවුස්ටි, ඩී. සහ තවත් අය. තීරු-ඇණවුම් කරන ලද කප්රේට් එකක ආලෝකයෙන් ප්රේරිත සුපිරි සන්නායකතාව. විද්යාව 331, 189–191 (2011).
එල්-අඩාවි, එම්කේ සහ අල්-නුඅයිම්, අයිඒ සූර්ය කෝෂයක් සඳහා එහි කාර්යක්ෂමතාවයට සාපේක්ෂව VOC හි උෂ්ණත්ව ක්රියාකාරී යැපීම නව ප්රවේශය. ලවණ ඉවත් කිරීම 209, 91–96 (2007).
වර්නන්, එස්එම් සහ ඇන්ඩර්සන්, ඩබ්ලිව්ඒ ෂොට්කි-බාධක සිලිකන් සූර්ය කෝෂ වල උෂ්ණත්ව බලපෑම්. යෙදුම. භෞතික. ලෙට්. 26, 707 (1975).
කැට්ස්, ඊඒ, ෆයිමන්, ඩී. සහ තුලාධාර්, එස්එම්. මෙහෙයුම් තත්වයන් යටතේ පොලිමර්-ෆුලරීන් සූර්ය කෝෂවල ප්රකාශ වෝල්ටීයතා උපාංග පරාමිතීන් සඳහා උෂ්ණත්ව යැපීම. ජේ. ඇප්ල්. භෞතික විද්යාව 90, 5343–5350 (2002).
මෙම කාර්යයට චීනයේ ජාතික ස්වභාවික විද්යා පදනම (ප්රදාන අංක 60571063), චීනයේ හෙනාන් පළාතේ මූලික පර්යේෂණ ව්යාපෘති (ප්රදාන අංක 122300410231) විසින් සහාය ලබා දී ඇත.
FY පත්රිකාවේ පෙළ ලිවූ අතර MYH YBCO සෙරමික් සාම්පලය සකස් කළේය. FY සහ MYH අත්හදා බැලීම සිදු කර ප්රතිඵල විශ්ලේෂණය කළහ. FGC ව්යාපෘතිය සහ දත්තවල විද්යාත්මක අර්ථ නිරූපණය මෙහෙයවීය. සියලුම කතුවරුන් අත්පිටපත සමාලෝචනය කළහ.
මෙම කෘතිය Creative Commons Attribution 4.0 ජාත්යන්තර බලපත්රයක් යටතේ බලපත්ර ලබා ඇත. මෙම ලිපියේ ඇති රූප හෝ අනෙකුත් තෙවන පාර්ශවීය ද්රව්ය, ණයවර රේඛාවේ වෙනත් ආකාරයකින් දක්වා නොමැති නම්, ලිපියේ Creative Commons බලපත්රයේ ඇතුළත් කර ඇත; ද්රව්යය Creative Commons බලපත්රය යටතේ ඇතුළත් කර නොමැති නම්, පරිශීලකයින්ට ද්රව්යය ප්රතිනිෂ්පාදනය කිරීමට බලපත්රලාභියාගෙන් අවසර ලබා ගැනීමට අවශ්ය වනු ඇත. මෙම බලපත්රයේ පිටපතක් බැලීමට, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ වෙත පිවිසෙන්න.
යැං, එෆ්., හැන්, එම්. සහ චැං, එෆ්. සුපිරි සන්නායක YBa2Cu3O6.96 පිඟන් මැටිවල ප්රකාශ වෝල්ටීයතා ආචරණයේ ආරම්භය. Sci Rep 5, 11504 (2015). https://doi.org/10.1038/srep11504
අදහස් දැක්වීමක් ඉදිරිපත් කිරීමෙන් ඔබ අපගේ නියමයන් සහ ප්රජා මාර්ගෝපදේශවලට අනුකූල වීමට එකඟ වේ. ඔබ අපයෝජනාත්මක දෙයක් සොයා ගන්නේ නම් හෝ අපගේ නියමයන් හෝ මාර්ගෝපදේශවලට අනුකූල නොවන දෙයක් සොයා ගන්නේ නම් කරුණාකර එය නුසුදුසු ලෙස සලකුණු කරන්න.
පළ කළ කාලය: 2020 අප්රේල්-22