Amataga o le aafiaga o le photovoltaic i le superconducting YBa2Cu3O6.96 ceramics

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Matou te lipotia atu se aafiaga mataʻina o le photovoltaic i le YBa2Cu3O6.96 (YBCO) seramika i le va o le 50 ma le 300 K na mafua mai i le malamalama lanumoana-laser, lea e fesoʻotaʻi tonu lava ma le superconductivity o le YBCO ma le YBCO-metallic electrode interface. E iai se suiga o le polarity mo le open circuit voltage Voc ma le short circuit current Isc pe a oʻo i le YBCO se suiga mai le superconducting i le resistive state. Matou te faʻaalia o loʻo iai se eletise eletise i luga o le superconductor-normal metal interface, lea e maua ai le malosi vavaeʻese mo photo-induced electron-hole pairs. O lenei interface potential e faʻasino saʻo mai le YBCO i le metal electrode pe a superconducting le YBCO ma sui i le itu faʻafeagai pe a le superconducting le YBCO. O le amataga o le potential e mafai ona fesoʻotaʻi faigofie ma le proximity i le metal-superconductor interface pe a superconducting le YBCO ma o lona tau e faʻatatauina i le ~10–8 mV i le 50 K ma le laser intensity o le 502 mW/cm2. O le tu'ufa'atasiga o se mea fa'a-p YBCO i le tulaga masani ma se mea fa'a-n Ag-paste e fausia ai se quasi-pn junction lea e nafa ma le amioga photovoltaic o YBCO ceramics i le vevela maualuga. O a matou sailiga e ono fa'afaigofie ai le fa'aogaina o masini photon-electronic ma fa'amalamalamaina atili ai le aafiaga o le latalata i le superconductor-metal interface.

Ua lipotia mai le voltage e mafua mai i le ata i totonu o superconductors vevela maualuga i le amataga o le 1990 ma ua suʻesuʻeina loloto talu mai lena taimi, ae o lona natura ma le faiga e leʻi mautu1,2,3,4,5. O ata manifinifi o le YBa2Cu3O7-δ (YBCO)6,7,8, aemaise lava, ua suʻesuʻeina ma le malosi i le tulaga o le photovoltaic (PV) cell ona o lona vaeluaga o le malosi e mafai ona fetuʻunaʻi9,10,11,12,13. Peitaʻi, o le teteʻe maualuga o le substrate e oʻo atu ai i le maualalo o le lelei o le liua o le masini ma ufiufi ai meatotino autu o le PV o le YBCO8. O iinei matou te lipotia atu ai le aafiaga mataʻina o le photovoltaic e mafua mai i le malamalama o le blue-laser (λ = 450 nm) i le YBa2Cu3O6.96 (YBCO) ceramic i le va o le 50 ma le 300 K (Tc ~ 90 K). Matou te faʻaalia o le aafiaga o le PV e fesoʻotaʻi tonu lava ma le superconductivity o le YBCO ma le natura o le YBCO-metallic electrode interface. E iai se suiga o le polarity mo le voltage o le matagaluega tatala Voc ma le current short circuit Isc pe a oo i le YBCO se suiga mai le superconducting phase i se tulaga resistive. Ua fautuaina o loo iai se malosiaga eletise i luga o le superconductor-normal metal interface, lea e maua ai le malosiaga vavae ese mo le photo-induced electron-hole pairs. O lenei malosiaga feso'ota'i e fa'asino sa'o mai le YBCO i le metal electrode pe a superconducting le YBCO ma sui i le itu fa'afeagai pe a le superconducting le sample. O le amataga o le malosiaga atonu e feso'ota'i fa'alenatura ma le proximity effect14,15,16,17 i le metal-superconductor interface pe a superconducting le YBCO ma o lona tau e fa'atatauina e ~10−8 mV i le 50 K ma le laser intensity o le 502 mW/cm2. O le tu'ufa'atasiga o se mea p-type YBCO i le tulaga masani ma se mea n-type Ag-paste e fausia ai, e foliga mai, o se quasi-pn junction lea e nafa ma le PV behavior o YBCO ceramics i le vevela maualuga. O a matou matauga ua faʻamalamalamaina atili ai le amataga o le aafiaga o le PV i totonu o keramika YBCO e faʻamalosia ai le vevela maualuga ma saunia ai le ala mo lona faʻaaogaina i masini optoelectronic e pei o le fast passive light detector ma isi mea faapena.

O le Ata 1a–c o loʻo faʻaalia ai uiga IV o le faʻataʻitaʻiga seramika YBCO i le 50 K. A aunoa ma le malamalama o le malamalama, o le voltage i luga o le faʻataʻitaʻiga e tumau i le zero pe a suia le tafe o le eletise, e pei ona mafai ona faʻamoemoeina mai se mea e faʻamalosia ai le eletise. E aliali mai le aafiaga manino o le photovoltaic pe a faʻasaga le ave o le laser i le cathode (Ata 1a): o le IV curves e tutusa ma le I-axis e agai i lalo faʻatasi ai ma le faʻateleina o le malosi o le laser. E manino lava o loʻo i ai se voltage leaga e mafua mai i le photo e tusa lava pe leai se tafe o le eletise (e masani ona taʻua o le open circuit voltage Voc). O le zero slope o le IV curve e faʻaalia ai o loʻo faʻaauau pea ona faʻamalosia le faʻataʻitaʻiga i lalo o le malamalama o le laser.

(a–c) ma le 300 K (e–g). O tau o le V(I) na maua e ala i le fa'asalalauina o le tafe mai le −10 mA i le +10 mA i le vacuum. Na'o se vaega o fa'amaumauga fa'ata'ita'i o lo'o tu'uina atu mo le manino. a, Uiga o le tafe-voltage o le YBCO fuaina i le laser spot ua tu'u i le cathode (i). O pi'o IV uma o laina sa'o fa'alava e fa'ailoa mai ai o lo'o fa'aauau pea ona fa'atautaia le fa'ata'ita'iga i le fa'avevela o le laser. E alu ifo le pi'o i le fa'ateleina o le malosi o le laser, e fa'ailoa mai ai o lo'o i ai se gafatia leaga (Voc) i le va o uaea voltage e lua e tusa lava pe leai se tafe. E tumau pea le le suia o pi'o IV pe a fa'asino le laser i le ogatotonu o le fa'ata'ita'iga i le ether 50 K (b) po'o le 300 K (f). E alu a'e le laina fa'alava a'o fa'amalamalamaina le anode (c). O se fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'i o le feso'ota'iga u'amea-superconductor i le 50 K o lo'o fa'aalia i le d. Uiga o le tafe-voltage o le tulaga masani YBCO i le 300 K fuaina i le laser beam ua fa'asino i le cathode ma le anode o lo'o tu'uina atu i le e ma le g. E ese mai i taunuuga i le 50 K, o le fa'asolo e le o le zero o laina sa'o e fa'aalia ai o lo'o i ai le YBCO i le tulaga masani; o tau o le Voc e fesuisuia'i ma le malosi o le malamalama i se itu fa'afeagai, e fa'aalia ai se auala eseese e vavae'ese ai le totogi. O se fausaga fa'afeso'ota'i e ono mafai i le 300 K o lo'o fa'aalia i le hj O le ata moni o le fa'ata'ita'iga ma uaea.

O le YBCO e tele ai le okesene i le tulaga o le superconducting e mafai ona mitiia toetoe lava o le atoaga o le malamalama ona o lona va itiiti lava o le malosi (Eg)9,10, ma faʻapea ona faia ai ni paga eletise-pu (e–h). Ina ia maua se voltage mataʻituina tatala Voc e ala i le mitiia o photons, e tatau ona vavaeʻeseina faʻapitoa paga eh na gaosia e le ata aʻo leʻi faia le toe faʻatasiga18. O le Voc leaga, e faʻatatau i le cathode ma le anode e pei ona faʻaalia i le Ata 1i, e faʻaalia ai o loʻo i ai se malosiaga eletise i luga o le fesoʻotaʻiga uʻamea-superconductor, lea e sosolo ai electrons i le anode ma pu i le cathode. Afai o le tulaga lea, e tatau foi ona i ai se malosiaga e faʻasino mai le superconductor i le electrode uʻamea i le anode. O le mea lea, o le a maua se Voc lelei pe afai o le vaega o faʻataʻitaʻiga e lata ane i le anode e faʻamalamalamaina. E le gata i lea, e le tatau ona i ai ni voltage na mafua mai i le ata pe a faʻasino le laser spot i vaega e mamao ese mai electrodes. E mautinoa lava o le tulaga lea e pei ona mafai ona vaʻaia mai le Ata 1b,c!.

A gaoioi le moli mai le electrode cathode i le ogatotonu o le faʻataʻitaʻiga (pe tusa ma le 1.25 mm le mamao ese mai le vaʻaiga), e leai se suiga o IV curves ma e leai se Voc e mafai ona matauina i le faʻateleina o le malosi o le laser i le maualuga maualuga e maua (Ata 1b). I le tulaga masani, o lenei taunuuga e mafai ona mafua mai i le umi faʻatapulaʻaina o le olaga o avefeʻau e mafua mai i le ata ma le leai o se malosi vavaeʻese i le faʻataʻitaʻiga. E mafai ona faia ni paga electron-h i soo se taimi e faʻamalamalamaina ai le faʻataʻitaʻiga, ae o le tele o paga e-h o le a faʻaumatia ma e leai se aafiaga photovoltaic e matauina pe afai e paʻu le laser spot i luga o nofoaga e mamao ese mai soʻo se electrodes. O le siitia o le laser spot i electrodes anode, o IV curves e tutusa ma le I-axis e agai i luga i le faʻateleina o le malosi o le laser (Ata 1c). O loʻo iai foʻi le fanua eletise faʻapena i totonu i le metal-superconductor junction i le anode. Peitaʻi, o le electrode metallic e fesoʻotaʻi i le uaea lelei o le faiga suʻega i le taimi nei. O pu e gaosia e le laser e tuleia i le uaea anode ma o lea e matauina ai se Voc lelei. O taunuuga o loʻo tuʻuina atu iinei ua maua ai ni faʻamaoniga malolosi e faʻapea o loʻo i ai moni lava se gafatia fesoʻotaʻi e faʻasino mai le superconductor i le electrode uʻamea.

O le aafiaga o le photovoltaic i totonu o le YBa2Cu3O6.96 keramika i le 300 K o loʻo faʻaalia i le Ata 1e–g. A aunoa ma le malamalama o le malamalama, o le IV curve o le faʻataʻitaʻiga o se laina saʻo e sopoʻia le amataga. O lenei laina saʻo e agai i luga e tutusa ma le laina muamua ma le faʻateleina o le malosi o le laser e faʻasalalauina i uaea cathode (Ata 1e). E lua mataupu faʻatapulaʻaina e fiafia i ai mo se masini photovoltaic. O le tulaga o le puʻupuʻu e tupu pe a V = 0. O le tafe i lenei tulaga e taʻua o le tafe puʻupuʻu (Isc). O le mataupu faʻatapulaʻaina lona lua o le tulaga o le tatala o le tafe (Voc) lea e tupu pe a R→∞ pe leai le tafe. O loʻo faʻaalia manino mai e le Ata 1e o le Voc e lelei ma faʻateleina i le faʻateleina o le malosi o le malamalama, e ese mai i le taunuuga na maua i le 50 K; ae o le Isc leaga e matauina le faʻateleina o le tele i le malamalama o le malamalama, o se amioga masani o sela solar masani.

E fa'apena fo'i, pe a fa'asino le ave o le laser i nofoaga e mamao ese mai electrodes, e tuto'atasi le V(I) curve mai le malosi o le laser ma e leai se aafiaga photovoltaic na aliali mai (Ata 1f). E tutusa ma le fuaina i le 50 K, e agai atu le IV curves i le itu fa'afeagai a'o fa'avevela le anode electrode (Ata 1g). O nei taunu'uga uma na maua mo lenei YBCO-Ag paste system i le 300 K fa'atasi ai ma le laser irradiated i tulaga eseese o le fa'ata'ita'iga e ogatasi ma se interface potential e fa'afeagai ma le mea na matauina i le 50 K.

O le tele o eletise e fa'aputu i totonu o paga Cooper i le superconducting YBCO i lalo ifo o lona vevela fesuia'i Tc. A'o i totonu o le electrode u'amea, o eletise uma e tumau i le tulaga tu'ufua. E iai se gradient tele o le density mo electrons tu'ufua ma paga Cooper i tafatafa o le feso'ota'iga o le metal-superconductor. O electrons tu'ufua e tauaveina le tele o le malosiaga i mea u'amea o le a sosolo atu i totonu o le vaega o le superconductor, ae o paga Cooper e tauaveina le tele o le malosiaga i le vaega o le YBCO o le a sosolo atu i totonu o le vaega o le u'amea. A'o sosolo atu paga Cooper e tauaveina le tele o avega ma e sili atu le tele o le fe'avea'i nai lo electrons tu'ufua mai le YBCO i totonu o le vaega u'amea, o atoms e molia lelei e tu'ua, ma i'u ai i se fanua eletise i le vaega o le avega avanoa. O le itu o lenei fanua eletise o lo'o fa'aalia i le ata fa'ata'ita'i Ata 1d. O le fa'amalamalamaina o le photon e latalata i le vaega o le avega avanoa e mafai ona fausia ai ni paga eh o le a vavae'ese ma tafiesea e maua ai se photocurrent i le itu fa'afeagai. O le taimi lava e alu ese ai electrons mai le fanua eletise ua fausia i totonu, e fa'aputuina i ni paga ma tafe atu i le isi electrode e aunoa ma se tete'e. I lenei tulaga, o le Voc e faafeagai ma le polarity ua uma ona setiina ma e faaalia ai se tau leaga pe a faasino le ave laser i le eria o loo siomia ai le electrode leaga. Mai le tau o le Voc, e mafai ona fuafuaina le gafatia i luga o le feso'ota'iga: o le mamao i le va o uaea voltage e lua d e ~5 × 10−3 m, o le mafiafia o le feso'ota'iga o le metal-superconductor, di, e tatau ona tutusa le faasologa o le tele ma le umi o le coherence o le YBCO superconductor (~1 nm)19,20, ave le tau o le Voc = 0.03 mV, o le gafatia Vms i le feso'ota'iga o le metal-superconductor e iloiloina e ~10−11 V i le 50 K ma le malosi o le laser o le 502 mW/cm2, e faaaoga ai le fua faatatau,

Matou te fia fa’amamafa atu iinei e le mafai ona fa’amatalaina le voltage e mafua mai i le photo-thermal e ala i le photothermal effect. Ua fa’amautuina i fa’ata’ita’iga o le Seebeck coefficient o le superconductor YBCO o le Ss = 021. O le Seebeck coefficient mo uaea apamemea o lo’o i le va o le SCu = 0.34–1.15 μV/K3. O le vevela o le uaea apamemea i le laser spot e mafai ona si’itia i se vaega itiiti o le 0.06 K ma le maualuga o le laser intensity e maua i le 50 K. E mafai ona maua ai se thermoelectric potential o le 6.9 × 10−8 V lea e tolu fa’atonuga le la’ititi ifo nai lo le Voc na maua i le Ata 1 (a). Ua manino mai o le thermoelectric effect e la’ititi tele e fa’amatalaina ai taunu’uga o fa’ata’ita’iga. O le mea moni, o le suiga o le vevela ona o le laser irradiation o le a mou atu i totonu o le itiiti ifo ma le tasi le minute ina ia mafai ai ona le amana’iaina ma le saogalemu le sao mai le thermal effect.

O lenei aafiaga photovoltaic o le YBCO i le vevela o le potu e faʻaalia ai o loʻo aʻafia ai se auala eseese e vavaeʻese ai le totogi iinei. O le Superconducting YBCO i le tulaga masani o se mea p-type ma pu e fai ma avega22,23, ae o le metallic Ag-paste e iai uiga o se mea n-type. E tutusa ma pn junctions, o le diffusion o electrons i le silver paste ma pu i le YBCO ceramic o le a fausia ai se fanua eletise i totonu e faʻasino i le YBCO ceramic i le interface (Ata 1h). O lenei fanua i totonu e maua ai le malosi vavaeʻese ma e oʻo atu ai i se Voc lelei ma le Isc leaga mo le YBCO-Ag paste system i le vevela o le potu, e pei ona faʻaalia i le Ata 1e. I se isi itu, e mafai e le Ag-YBCO ona fausia se p-type Schottky junction lea e oʻo atu ai foi i se interface potential ma le polarity tutusa e pei o le faʻataʻitaʻiga o loʻo tuʻuina atu i luga24.

Ina ia suʻesuʻeina le faagasologa auiliili o le evolusione o meatotino photovoltaic i le taimi o le suiga o le superconducting o le YBCO, o IV curves o le faataitaiga i le 80 K na fuaina i le malosi filifilia o le laser e faamalamalamaina i le cathode electrode (Ata 2). A aunoa ma le laser irradiation, o le voltage i luga o le faataitaiga e tumau i le zero e tusa lava po o le a le tafe, e faailoa ai le tulaga superconducting o le faataitaiga i le 80 K (Ata 2a). E tutusa ma faamatalaga na maua i le 50 K, o IV curves e tutusa ma le I-axis e agai i lalo faatasi ai ma le faateleina o le malosi o le laser seia oo ina ausia se taua taua Pc. I luga aʻe o lenei malosi taua laser (Pc), o le superconductor e ui atu i se suiga mai se vaega superconducting i se vaega tetee; o le voltage e amata ona faateleina faatasi ai ma le tafe ona o le foliga mai o le tetee i le superconductor. O se taunuuga, o le IV curve e amata ona fesootaʻi ma le I-axis ma le V-axis e oʻo atu ai i se Voc leaga ma se Isc lelei i le taimi muamua. O lea la ua foliga mai o le faataitaiga o loo i ai i se tulaga faapitoa lea e matua maaleale ai le polarity o Voc ma Isc i le malosi o le malamalama; faatasi ai ma sina faaopoopoga itiiti lava i le malosi o le malamalama, e liua le Isc mai le lelei i le leaga ma le Voc mai le leaga i le lelei, e pasia ai le amataga (o le maualuga o le maaleale o meatotino photovoltaic, aemaise lava le taua o le Isc, i le malamalama o le malamalama e mafai ona vaaia manino atili i le Ata 2b). I le malosi maualuga o le laser e maua, o le IV curves e fuafua e tutusa le tasi ma le isi, e faailoa mai ai le tulaga masani o le faataitaiga YBCO.

O le ogatotonu o le laser spot ua tuu i tafatafa o electrodes cathode (tagai Ata 1i). a, IV curves o le YBCO ua fa'avevela i le malosi eseese o le laser. b (pito i luga), Fa'alagolago le malosi o le laser i le voltage o le matagaluega tatala Voc ma le tafe o le matagaluega pu'upu'u Isc. E le mafai ona maua tau o le Isc i le malosi maualalo o le malamalama (< 110 mW/cm2) aua o IV curves e tutusa ma le I-axis pe a iai le fa'ata'ita'iga i le tulaga o le superconducting. b (pito i lalo), tete'e eseese e fai ma galuega tauave o le malosi o le laser.

O le faalagolago o le malosi o le laser o Voc ma Isc i le 80 K o loʻo faʻaalia i le Ata 2b (pito i luga). E mafai ona talanoaina meatotino photovoltaic i vaega e tolu o le malosi o le malamalama. O le vaega muamua e i le va o le 0 ma le Pc, lea e superconducting ai le YBCO, e le lelei le Voc ma e faʻaitiitia (e faʻateleina le tau atoatoa) i le malosi o le malamalama ma oʻo atu i le maualalo i le Pc. O le vaega lona lua e mai le Pc i le isi malosi taua P0, lea e faʻateleina ai le Voc aʻo faʻaitiitia le Isc i le faʻateleina o le malosi o le malamalama ma e oʻo uma i le zero i le P0. O le vaega lona tolu e sili atu i le P0 seʻia oʻo ina oʻo i le tulaga masani o le YBCO. E ui lava e eseese uma le Voc ma le Isc i le malosi o le malamalama i le auala lava e tasi e pei o le vaega 2, e iai le polarity faʻafeagai i luga aʻe o le malosi taua P0. O le taua o le P0 o loʻo taoto i le leai o se aafiaga photovoltaic ma e suia lelei le faiga o le vavaeʻeseina o le totogi i lenei tulaga patino. E le toe avea le faʻataʻitaʻiga YBCO ma superconducting i lenei vaega o le malosi o le malamalama ae e leʻi oʻo i le tulaga masani.

E manino lava, o uiga o le photovoltaic o le faiga e fesoʻotaʻi vavalalata ma le superconductivity o le YBCO ma lona suiga o le superconductivity. O le teteʻe eseese, dV/dI, o le YBCO o loʻo faʻaalia i le Ata 2b (pito i lalo) o se galuega tauave o le malosi o le laser. E pei ona taʻua muamua, o le malosiaga eletise fausia i totonu o le interface ona o Cooper pair diffusion points mai le superconductor i le uʻamea. E tutusa ma le mea na matauina i le 50 K, o le aafiaga o le photovoltaic e faʻaleleia atili i le faʻateleina o le malosi o le laser mai le 0 i le Pc. A oʻo atu le malosi o le laser i se tau e sili atu teisi i luga aʻe o le Pc, e amata ona faʻapiʻo le IV curve ma amata ona aliali mai le teteʻe o le faʻataʻitaʻiga, ae o le polarity o le malosiaga o le interface e leʻi suia lava. O le aafiaga o le optical excitation i luga o le superconductivity ua suʻesuʻeina i le vaega vaaia poʻo le latalata i le IR. E ui o le faiga autu o le talepeina lea o Cooper pairs ma faʻaumatia le superconductivity25,26, i nisi tulaga e mafai ona faʻaleleia atili le suiga o le superconductivity27,28,29, e mafai foʻi ona faʻaosofia ni vaega fou o le superconductivity30. O le leai o se superconductivity i le Pc e mafai ona mafua mai i le motusia o le paga e mafua mai i le ata. I le tulaga P0, o le gafatia i luga o le interface e avea ma zero, o loʻo faʻaalia ai le mamafa o le totogi i itu uma e lua o le interface e oʻo atu i le tulaga tutusa i lalo o lenei malosi faapitoa o le malamalama. O le faʻateleina atili o le malosi o le laser e mafua ai ona faʻaumatia le tele o paga Cooper ma e faasolosolo malie ona liua le YBCO i se mea p-type. Nai lo le electron ma le Cooper pair diffusion, o le uiga o le interface ua fuafuaina nei e le electron ma le hole diffusion lea e oʻo atu ai i le suiga o le polarity o le eletise i le interface ma o le iʻuga o se Voc lelei (faʻatusatusa Ata.1d,h). I le malosi tele o le laser, o le teteʻe eseese o le YBCO e faʻatumuina i se tau e fetaui ma le tulaga masani ma o Voc ma Isc e masani ona fesuisuiaʻi faʻatasi ma le malosi o le laser (Ata. 2b). O lenei matauga e faʻaalia ai o le laser irradiation i le tulaga masani o le YBCO o le a le toe suia lona resistivity ma le uiga o le superconductor-metal interface ae naʻo le faʻateleina o le faʻateleina o paga electron-hole.

Mo le suʻesuʻeina o le aafiaga o le vevela i meatotino photovoltaic, o le faiga metal-superconductor na faʻamalamalamaina i le cathode i le laser lanumoana o le malosi 502 mW/cm2. O IV curves na maua i vevela filifilia i le va o le 50 ma le 300 K o loʻo tuʻuina atu i le Ata 3a. O le voltage o le matagaluega tatala Voc, le tafe o le matagaluega puʻupuʻu Isc ma le teteʻe eseese e mafai ona maua mai nei IV curves ma o loʻo faʻaalia i le Ata 3b. A aunoa ma le malamalama malamalama, o IV curves uma na fuaina i vevela eseese e pasia le amataga e pei ona faʻamoemoeina (inset o le Ata 3a). O uiga IV e suia tele i le faʻateleina o le vevela pe a faʻamalamalamaina le faiga e se ave laser malosi (502 mW/cm2). I le vevela maualalo, o IV curves o laina saʻo e tutusa ma le I-axis ma tau leaga o Voc. O lenei curve e agai i luga i le faʻateleina o le vevela ma faasolosolo malie ona liua i se laina ma se faʻasolo e le o le zero i se vevela taua Tcp (Ata 3a (pito i luga)). E foliga mai o IV curves uma e faʻataʻamilomilo i se tulaga i le quadrant lona tolu. E fa'ateleina le Voc mai se tau leaga i se tau lelei a'o fa'aitiitia le Isc mai se tau lelei i se tau leaga. I luga a'e o le vevela muamua o le suiga o le superconducting Tc o le YBCO, e matua'i ese lava le suiga o le IV curve i le vevela (pito i lalo o le Ata 3a). Muamua, o le ogatotonu o le fa'ata'amilosaga o le IV curves e agai atu i le kuata muamua. Lua, e fa'aauau pea ona fa'aitiitia le Voc ma fa'ateleina le Isc i le fa'ateleina o le vevela (pito i luga o le Ata 3b). Tolu, o le fa'asolo o le IV curves e fa'ateleina fa'asolosolo i le vevela ma i'u ai i se coefficient o le tete'e o le vevela lelei mo le YBCO (pito i lalo o le Ata 3b).

Fa'alagolago i le vevela o uiga o le photovoltaic mo le faiga fa'apipi'i YBCO-Ag i lalo o le fa'amalamalamaina o le laser 502 mW/cm2.

O le ogatotonu o le laser spot ua tuu i tafatafa o electrodes cathode (tagai Ata 1i). a, IV curves ua maua mai le 50 i le 90 K (pito i luga) ma mai le 100 i le 300 K (pito i lalo) faatasi ai ma se faaopoopoga o le vevela o le 5 K ma le 20 K, i le faasologa. O le inset a o faaalia ai uiga IV i ni nai vevela i le pogisa. O pi'o uma e sopoia le amataga. b, voltage o le matagaluega tatala Voc ma le tafe o le matagaluega pu'upu'u Isc (pito i luga) ma le tete'e eseese, dV/dI, o le YBCO (pito i lalo) e fai ma galuega tauave o le vevela. O le zero resistance superconducting transition temperature Tcp e le o tuuina atu aua e latalata tele i le Tc0.

E mafai ona iloa mai le Ata 3b ni vevela taua se tolu: Tcp, lea e avea ai le YBCO ma mea e le o se superconducting; Tc0, lea e avea ai le Voc ma le Isc ma le zero ma le Tc, o le vevela muamua o le suiga o le superconducting o le YBCO e aunoa ma le laser irradiation. I lalo ifo o le Tcp ~ 55 K, o le YBCO ua fa'avevela i le laser o lo'o i ai i le tulaga superconducting ma le maualuga o le fa'aputuga o paipa Cooper. O le aafiaga o le laser irradiation o le fa'aitiitia lea o le zero resistance superconducting transition temperature mai le 89 K i le ~55 K (pito i lalo o le Ata 3b) e ala i le fa'aitiitia o le fa'aputuga o paipa Cooper fa'aopoopo i le gaosia o le photovoltaic voltage ma le current. O le fa'ateleina o le vevela e fa'aleagaina ai fo'i paipa Cooper e o'o atu ai i le maualalo o le potential i le interface. O le i'uga, o le a fa'aitiitia le tau atoatoa o le Voc, e ui lava o le malosi tutusa o le fa'amalamalamaina o le laser e fa'aaogaina. O le a fa'aitiitia ma fa'aitiitia pea le potential interface i le fa'ateleina o le vevela ma o'o atu i le zero i le Tc0. E leai se aafiaga photovoltaic i lenei tulaga fa'apitoa aua e leai se fanua i totonu e vavae'ese ai paipa electron-hole ua fa'aosofia e le photo. O le suiga o le polarity o le potential e tupu i luga aʻe o lenei vevela taua ona o le free charge density i le Ag paste e sili atu nai lo le YBCO lea e faasolosolo malie ona toe faaliliu atu i se mea p-type. O iinei matou te fia faamamafaina ai o le suiga o le polarity o Voc ma Isc e tupu tonu lava pe a uma le zero resistance superconducting transition, e tusa lava po o le a le mafuaaga o le suiga. O lenei matauga ua faaalia manino ai, mo le taimi muamua, le fesootaiga i le va o le superconductivity ma aafiaga photovoltaic e fesootai ma le metal-superconductor interface potential. O le natura o lenei potential i luga o le superconductor-normal metal interface ua avea ma taulaiga o suesuega mo le tele o tausaga ua mavae ae e tele fesili o loo faatalitali pea e taliina. O le fuaina o le aafiaga photovoltaic atonu o se metotia aoga mo le suʻesuʻeina o auiliiliga (e pei o lona malosi ma le polarity ma isi) o lenei potential taua ma o lea e faamalamalamaina ai le aafiaga o le superconducting proximity o le vevela maualuga.

O le fa'ateleina atili o le vevela mai le Tc0 i le Tc e mafua ai ona la'ititi le fa'aputuga o paga Cooper ma fa'aleleia atili ai le gafatia o le va'aiga ma o'o atu ai i le tele o Voc. I le Tc, e leai se malosi o le paga Cooper ma e o'o atu le gafatia e fausia i le va'aiga i le maualuga, ma i'u ai i le maualuga o Voc ma le maualalo o Isc. O le vave fa'ateleina o Voc ma Isc (taua atoatoa) i lenei vaega o le vevela e fetaui ma le suiga o le superconducting lea e fa'alauteleina mai le ΔT ~ 3 K i le ~34 K e ala i le laser irradiation o le malosi 502 mW/cm2 (Ata 3b). I tulaga masani i luga a'e o le Tc, o le voltage o le matagaluega tatala Voc e fa'aitiitia i le vevela (pito i luga o le Ata 3b), e tutusa ma le amioga laina o Voc mo sela solar masani e fa'avae i luga o pn junctions31,32,33. E ui o le fua faatatau o le suiga o Voc i le vevela (−dVoc/dT), lea e fa'alagolago tele i le malosi o le laser, e la'ititi tele nai lo sela solar masani, o le coefficient o le vevela o Voc mo le YBCO-Ag junction e tutusa le fa'atonuga o le tele e pei o sela solar. E fa'ateleina le tafe o le eletise mai le pn junction mo se masini masani o le solar cell i le fa'ateleina o le vevela, ma mafua ai ona fa'aitiitia le Voc a'o fa'ateleina le vevela. O le linear IV curves na matauina mo lenei Ag-superconductor system, ona o le la'ititi tele o le interface potential ma le lona lua o le back-to-back connection o heterojunctions e lua, e faigata ai ona fuafua le tafe o le eletise. Ae ui i lea, e foliga mai o le fa'alagolago tutusa o le vevela i le tafe o le eletise e mafua ai le amioga a le Voc na matauina i la matou fa'ata'ita'iga. E tusa ai ma le fa'amatalaga, o le Isc o le eletise e mana'omia e gaosia ai se voltage leaga e fa'afetaui ai le Voc ina ia zero le voltage atoa. A'o fa'ateleina le vevela, e fa'aitiitia le Voc ina ia itiiti le eletise e mana'omia e gaosia ai le voltage leaga. E le gata i lea, o le tete'e o le YBCO e fa'ateleina fa'asolosolo i le vevela i luga a'e o le Tc (pito i lalo o le Ata 3b), lea e fesoasoani fo'i i le la'ititi o le tau atoatoa o le Isc i le vevela maualuga.

Ia mātau o taunuuga o loʻo tuʻuina atu i Ata 2,3 e maua mai i le faʻavevela o le laser i le vaega o loʻo siomia ai electrodes cathode. Ua toe faia foʻi fua i le laser spot ua tuʻu i le anode ma ua matauina foʻi uiga tutusa o le IV ma meatotino photovoltaic vagana ai ua suia le polarity o Voc ma Isc i lenei tulaga. O nei faʻamaumauga uma e tau atu ai i se faiga mo le aafiaga photovoltaic, lea e fesoʻotaʻi vavalalata ma le fesoʻotaʻiga superconductor-metal.

I se aotelega, o uiga IV o le laser irradiated superconducting YBCO-Ag paste system ua fuaina o ni galuega faatino o le vevela ma le malosi o le laser. Ua matauina se aafiaga mataʻina o le photovoltaic i le va o le vevela mai le 50 i le 300 K. Ua maua ai o meatotino photovoltaic e fesoʻotaʻi malosi ma le superconductivity o YBCO ceramics. O le suiga o le polarity o Voc ma Isc e tupu vave lava pe a uma le photo-induced superconducting i le non-superconducting transition. O le faalagolago i le vevela o Voc ma Isc e fuaina i le malosi tumau o le laser e faaalia ai foi se suiga eseese o le polarity i se vevela taua i luga atu lea e avea ai le faataitaiga ma teteʻe. I le tuʻuina o le laser spot i se vaega eseese o le faataitaiga, matou te faʻaalia ai o loʻo i ai se malosiaga eletise i luga o le interface, lea e maua ai le malosi vavaeʻese mo le photo-induced electron-hole pairs. O lenei interface potential e tuusaʻo mai le YBCO i le uʻamea electrode pe a avea le YBCO ma superconducting ma sui i le itu faafeagai pe a avea le faataitaiga ma non-superconducting. O le amataga o le gafatia e ono fesootaʻi faanatura ma le aafiaga o le latalata i le fesoʻotaʻiga o le uʻamea ma le superconductor pe a superconducting le YBCO ma e fuafua i le ~10−8 mV i le 50 K ma le malosi o le laser o le 502 mW/cm2. O le fesootaʻiga o se mea p-type YBCO i le tulaga masani ma se mea n-type Ag-paste e fausia ai se quasi-pn junction lea e nafa ma le amioga photovoltaic o YBCO ceramics i le vevela maualuga. O matauga o loʻo i luga e faʻamalamalamaina ai le aafiaga o le PV i le vevela maualuga o le superconducting YBCO ceramics ma saunia ai le ala i faʻaoga fou i masini optoelectronic e pei o le fast passive light detector ma le single photon detector.

O faʻataʻitaʻiga o le aafiaga o le photovoltaic na faia i luga o se faʻataʻitaʻiga seramika YBCO e 0.52 mm le mafiafia ma le foliga faatafafā e 8.64 × 2.26 mm2 ma faʻamalamalamaina e le laser lanumoana peau (λ = 450 nm) ma le tele o le laser spot e 1.25 mm le radius. O le faʻaaogaina o le tele nai lo le faʻataʻitaʻiga o le ata manifinifi e mafai ai ona matou suʻesuʻeina meatotino photovoltaic o le superconductor e aunoa ma le feagai ai ma le faatosinaga faigata o le substrate6,7. E le gata i lea, o le mea tele e mafai ona fesoasoani mo lana faiga faigofie o le sauniuniga ma le tau maualalo. O uaea apamemea ua faʻapipiʻi i luga o le faʻataʻitaʻiga YBCO ma le paluga siliva e fausia ai ni electrodes lapotopoto e fa e tusa ma le 1 mm le lautele. O le mamao i le va o electrodes voltage e lua e tusa ma le 5 mm. O uiga IV o le faʻataʻitaʻiga na fuaina e faʻaaoga ai le magnetometer faʻataʻitaʻiga vibration (VersaLab, Quantum Design) faʻatasi ai ma se faʻamalama tioata kuata. Na faʻaaogaina le metotia masani e fa-uaea e maua ai piʻo IV. O tulaga faʻatatau o electrodes ma le laser spot o loʻo faʻaalia i le Ata 1i.

Auala e sii mai ai lenei tusiga: Yang, F. et al. Amataga o le aafiaga o le photovoltaic i le superconducting YBa2Cu3O6.96 ceramics. Sci. Rep. 5, 11504; doi: 10.1038/srep11504 (2015).

Chang, CL, Kleinhammes, A., Moulton, WG & Testardi, LR Voltages fa'aosofia e le laser e fa'asaina e le Symmetry i le YBa2Cu3O7. Phys. Rev. B 41, 11564–11567 (1990).

Kwok, HS, Zheng, JP & Dong, SY Amataga o le faailoilo photovoltaic e le masani ai i le Y-Ba-Cu-O. Phys. Rev. B 43, 6270–6272 (1991).

Wang, LP, Lin, JL, Feng, QR & Wang, GW Fuaina o voltages e mafua mai i le laser o le superconducting Bi-Sr-Ca-Cu-O. Phys. Rev. B 46, 5773–5776 (1992).

Tate, KL, ma isi. Voltages fa'afuase'i e mafua mai i le laser i totonu o ata tifaga o le YBa2Cu3O7-x i le vevela o le potu. J. Appl. Phys. 67, 4375–4376 (1990).

Kwok, HS & Zheng, JP Tali atu o le photovoltaic e le masani ai i le YBa2Cu3O7. Phys. Rev. B 46, 3692–3695 (1992).

Muraoka, Y., Muramatsu, T., Yamaura, J. & Hiroi, Z. Tuiina o le pu e maua mai le ata i le YBa2Cu3O7−x i totonu o se fausaga oxide heterostructure. Appl. Phys. Lett. 85, 2950–2952 (2004).

Asakura, D. et al. Su'esu'ega o le photoemission o ata manifinifi YBa2Cu3Oy i lalo o le malamalama. Phys. Rev. Lett. 93, 247006 (2004).

Yang, F. et al. Aafiaga o le photovoltaic o le YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb heterojunction ua fa'amafanafana i le mamafa eseese o le okesene. Mater. Lett. 130, 51–53 (2014).

Aminov, BA et al. Fausaga e lua-vaelua i totonu o tioata ta'itasi Yb(Y)Ba2Cu3O7-x. J. Supercond. 7, 361–365 (1994).

Kabanov, VV, Demsar, J., Podobnik, B. & Mihailovic, D. Fa'agasologa o le fa'amalieina o le Quasiparticle i totonu o superconductors ma fausaga eseese o le va: A'oa'oga ma fa'ata'ita'iga i luga o le YBa2Cu3O7-δ. Phys. Rev. B 59, 1497–1506 (1999).

Sun, JR, Xiong, CM, Zhang, YZ & Shen, BG Fa'asa'oina o meatotino o le YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb heterojunction. Appl. Phys. Lett. 87, 222501 (2005).

Kamarás, K., Porter, CD, Doss, MG, Herr, SL & Tanner, DB Fa'asusuina o le Excitonic ma le superconductivity i le YBa2Cu3O7-δ . Phys. Rev. Lett. 59, 919–922 (1987).

Yu, G., Heeger, AJ & Stucky, G. Fa'agasologa o le fa'aosoina o le eletise i totonu o tioata ta'itasi e fa'aosoina le eletise o le YBa2Cu3O6.3: saili mo le tulaga u'amea e fa'aosoina le eletise ma le fa'aosoina o le eletise. Solid State Commun. 72, 345–349 (1989).

McMillan, WL Fa'ata'ita'iga o le Tunneling o le aafiaga o le superconducting proximity. Phys. Rev. 175, 537–542 (1968).

Guéron, S. et al. O le aafiaga o le latalata o le superconducting na su'esu'eina i luga o le fua fa'atatau o le umi mesoscopic. Phys. Rev. Lett. 77, 3025–3028 (1996).

Annunziata, G. & Manske, D. Aafiaga o le latalata i superconductors e le o se ogatotonu tutusa. Phys. Rev. B 86, 17514 (2012).

Qu, FM ma isi. Aafiaga malosi o le latalata i le superconducting i totonu o fausaga fa'afefiloi Pb-Bi2Te3. Sci. Rep. 2, 339 (2012).

Chapin, DM, Fuller, CS & Pearson, GL O se sela fou o le silicon pn junction mo le liua o le ave o le la i le eletise. J. App. Phys. 25, 676–677 (1954).

Tomimoto, K. A'afiaga o mea leaga i le umi o le feso'ota'iga o le superconducting i totonu o le Zn- po'o le Ni-doped YBa2Cu3O6.9 crystals ta'itasi. Phys. Rev. B 60, 114–117 (1999).

Ando, ​​Y. & Segawa, K. Tete'e Fa'amagnetise o le Untwinned YBa2Cu3Oy kristala ta'ito'atasi i le tele o le doping: fa'alagolago le anomalous hole-doping i le umi o le coherence. Phys. Rev. Lett. 88, 167005 (2002).

Obertelli, SD & Cooper, JR Fa'atulagaga i le malosiaga fa'avevela o oxides T-maualuga. Phys. Rev. B 46, 14928–14931, (1992).

Sugai, S. et al. Suiga o le momentum e fa'alagolago i le maualuga o le carrier o le tumutumu tutusa ma le LO phonon mode i totonu o p-type high-Tc superconductors. Phys. Rev. B 68, 184504 (2003).

Nojima, T. et al. Fa'aitiitia o pu ma le fa'aputuina o eletise i ata manifinifi YBa2Cu3Oy e fa'aaoga ai se metotia eletise: Fa'amaoniga mo se tulaga u'amea ituaiga-n. Phys. Rev. B 84, 020502 (2011).

Tung, RT O le fisiki ma le kemisi o le maualuga o le pa puipui o Schottky. Appl. Phys. Lett. 1, 011304 (2014).

Sai-Halasz, GA, Chi, CC, Denenstein, A. & Langenberg, DN A'afiaga o le Malepelepe o le Pa'u Fa'afoe Fa'aola i Ata Tifaga Fa'aolaola. Phys. Rev. Lett. 33, 215–219 (1974).

Nieva, G. et al. Fa'aleleia atili o le superconductivity e mafua mai i le malamalama. Appl. Phys. Lett. 60, 2159–2161 (1992).

Kudinov, VI ma isi. Fa'aauau pea o le fa'aolaola o le eletise i ata tifaga YBa2Cu3O6+x o se metotia o le fa'aolaola o le eletise agai i vaega u'amea ma vaega e fa'aolaola ai le eletise. Phys. Rev. B 14, 9017–9028 (1993).

Mankowsky, R. et al. Nonlinear lattice dynamics o se fa'avae mo le fa'aleleia atili o le superconductivity i le YBa2Cu3O6.5. Nature 516, 71–74 (2014).

Fausti, D. et al. Superconductivity e mafua mai i le malamalama i totonu o le cuprate fa'atulagaina e laina. Science 331, 189–191 (2011).

El-Adawi, MK & Al-Nuaim, IA O le fa'alagolago i le vevela o le VOC mo se sela o le la e tusa ai ma lona aoga o se auala fou. Desalination 209, 91–96 (2007).

Vernon, SM & Anderson, WA A'afiaga o le vevela i totonu o sela la o le Schottky-barrier silicon. Appl. Phys. Lett. 26, 707 (1975).

Katz, EA, Faiman, D. & Tuladhar, SM Fa'alagolago i le vevela mo fa'asologa o masini photovoltaic o sela solar polymer-fullerene i lalo o tulaga fa'agaoioia. J. Appl. Phys. 90, 5343–5350 (2002).

O lenei galuega ua lagolagoina e le National Natural Science Foundation of China (Grant No. 60571063), le Fundamental Research Projects of Henan Province, Saina (Grant No. 122300410231).

Na tusia e FY le anotusi o le pepa ma saunia e MYH le faʻataʻitaʻiga o le YBCO ceramic. Na faʻatinoina e FY ma MYH le faʻataʻitaʻiga ma iloiloina taunuuga. Na taitaia e le FGC le poloketi ma le faʻamatalaga faasaienisi o faʻamaumauga. Na iloiloina e tusitala uma le tusitusiga.

O lenei galuega ua laiseneina i lalo o le Creative Commons Attribution 4.0 International License. O ata po'o isi mea a isi vaega i totonu o lenei tusiga o lo'o aofia i le laisene Creative Commons a le tusiga, se'i vagana ua fa'ailoa mai i le credit line; afai e le aofia le mea i lalo o le laisene Creative Commons, e mana'omia e tagata fa'aoga ona maua se fa'atagaga mai le tagata e umia le laisene e toe gaosia ai le mea. Mo le matamata i se kopi o lenei laisene, asiasi i le http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Yang, F., Han, M. & Chang, F. Amataga o le aafiaga o le photovoltaic i totonu o le superconducting YBa2Cu3O6.96 ceramics. Sci Rep 5, 11504 (2015). https://doi.org/10.1038/srep11504

I le tuʻuina atu o se faʻamatalaga ua e malie e usitaʻia a matou Tuutuuga ma Taiala a le Nuʻu. Afai e te iloa se mea e faʻasauā pe e le ogatasi ma a matou tuutuuga poʻo taiala, faʻamolemole faʻailoga e le talafeagai.