Kea leboha ha le etetse nature.com. O sebedisa mofuta wa sebatli o nang le tshehetso e fokolang bakeng sa CSS. Ho fumana boiphihlelo bo botle ka ho fetisisa, re kgothaletsa hore o sebedise sebatli sa morao-rao (kapa o tima mokgwa wa ho tsamaisana le Internet Explorer). Ho sa le jwalo, ho netefatsa tshehetso e tswelang pele, re bontsha sebaka sena sa marang-rang ntle le mekgwa le JavaScript.
Re tlaleha phello e makatsang ea photovoltaic ho YBa2Cu3O6.96 (YBCO) ceramic pakeng tsa 50 le 300 K e bakoang ke khanya ea blue-laser, e amanang ka ho toba le superconductivity ea YBCO le sebopeho sa electrode ea YBCO-metallic. Ho na le phetoho ea polarity bakeng sa motlakase oa potoloho e bulehileng Voc le hona joale ea potoloho e khuts'oane Isc ha YBCO e feta phetohong ho tloha ho superconducting ho ea boemong ba resistive. Re bontša hore ho na le bokhoni ba motlakase ho pholletsa le sebopeho sa tšepe sa superconductor-normal, se fanang ka matla a karohano bakeng sa lipara tsa electron-hole tse hlahisitsoeng ke photo-induced. Bokhoni bona ba sebopeho bo tsamaisa ho tloha YBCO ho ea ho electrode ea tšepe ha YBCO e ntse e tsamaisa superconducting 'me bo fetohela lehlakoreng le fapaneng ha YBCO e fetoha e seng superconducting. Tšimoloho ea bokhoni e ka amahanngoa habonolo le phello ea bohaufi ho sebopeho sa tšepe-superconductor ha YBCO e ntse e tsamaisa superconducting 'me boleng ba eona bo hakanngoa ho ba ~10–8 mV ho 50 K ka matla a laser a 502 mW/cm2. Motsoako oa thepa ea mofuta oa p YBCO boemong bo tloaelehileng le thepa ea mofuta oa n Ag-paste e etsa kopano ea quasi-pn e ikarabellang bakeng sa boitšoaro ba photovoltaic ba liserami tsa YBCO mochesong o phahameng. Liphuputso tsa rona li ka bula tsela ea lits'ebetso tse ncha tsa lisebelisoa tsa photon-elektroniki le ho fana ka leseli le eketsehileng mabapi le phello ea bohaufi ho sebopeho sa superconductor-metal.
Motlakase o susumetsoang ke foto ho li-superconductor tsa mocheso o phahameng o tlalehiloe mathoasong a bo-1990 'me oa hlahlojoa ka botlalo ho tloha ka nako eo, leha ho le joalo tlhaho le mokhoa oa eona li ntse li sa tsitsa1,2,3,4,5. Lifilimi tse tšesaane tsa YBa2Cu3O7-δ (YBCO)6,7,8, haholo-holo, li ithutoa ka matla ka mokhoa oa sele ea photovoltaic (PV) ka lebaka la lekhalo la eona la matla le fetoloang9,10,11,12,13. Leha ho le joalo, khanyetso e phahameng ea substrate kamehla e lebisa katlehong e tlase ea phetoho ea sesebelisoa 'me e pata litšobotsi tsa mantlha tsa PV tsa YBCO8. Mona re tlaleha phello e makatsang ea photovoltaic e hlahisoang ke khanya ea blue-laser (λ = 450 nm) ho YBa2Cu3O6.96 (YBCO) ceramic pakeng tsa 50 le 300 K (Tc ~ 90 K). Re bontša hore phello ea PV e amana ka ho toba le superconductivity ea YBCO le mofuta oa sebopeho sa electrode ea tšepe ea YBCO. Ho na le phetoho ea polarity bakeng sa motlakase oa potoloho e bulehileng Voc le motlakase oa potoloho e khuts'oane Isc ha YBCO e feta phetohong ho tloha mohatong oa superconducting ho ea boemong ba resistive. Ho nahanoa hore ho na le bokhoni ba motlakase ho pholletsa le sebopeho sa tšepe sa superconductor-normal, se fanang ka matla a karohano bakeng sa lipara tsa elektrone-lesoba tse hlahisitsoeng ke foto. Bokhoni bona ba sebopeho bo tloha ho YBCO ho ea ho electrode ea tšepe ha YBCO e ntse e tsamaisa matla 'me bo fetohela lehlakoreng le fapaneng ha sampole e fetoha e seng ea superconducting. Tšimoloho ea bokhoni e ka amahanngoa ka tlhaho le phello ea bohaufi14,15,16,17 sebopehong sa tšepe-superconductor ha YBCO e ntse e tsamaisa matla 'me boleng ba eona bo hakanngoa ho ba ~10−8 mV ho 50 K ka matla a laser a 502 mW/cm2. Motsoako oa thepa ea mofuta oa p YBCO boemong bo tloaelehileng le thepa ea mofuta oa n Ag-paste e etsa, mohlomong, kopano ea quasi-pn e ikarabellang bakeng sa boitšoaro ba PV ba liserami tsa YBCO mochesong o phahameng. Lintho tseo re li hlokometseng li hlakisitse haholoanyane tšimoloho ea phello ea PV ho li-ceramics tsa YBCO tse tsamaisang mocheso o phahameng 'me li bula tsela ea ts'ebeliso ea eona lisebelisoa tsa optoelectronic tse kang detector ea leseli le potlakileng jj.
Setšoantšo sa 1a–c se bontša hore litšobotsi tsa IV tsa sampole ea YBCO ea ceramic ho 50 K. Ntle le khanya ea leseli, motlakase ho pholletsa le sampole o lula ho lefela ka motlakase o fetohang, joalo ka ha ho ka lebelloa ho tsoa thepa e tsamaisang motlakase o moholo. Phello e totobetseng ea photovoltaic e hlaha ha mahlaseli a laser a lebisitsoe ho cathode (Setšoantšo sa 1a): li-curve tsa IV tse tsamaellanang le I-axis li theohela tlase ka matla a laser a ntseng a eketseha. Ho totobetse hore ho na le motlakase o bakoang ke foto o fosahetseng leha o se na motlakase (hangata o bitsoang motlakase o bulehileng oa potoloho Voc). Moeli oa lefela oa lefela la IV o bontša hore sampole e ntse e tsamaisa motlakase o moholo tlas'a khanya ea laser.
(a–c) le 300 K (e–g). Boleng ba V(I) bo fumanoe ka ho fiela motlakase ho tloha ho −10 mA ho isa ho +10 mA ka har'a vacuum. Karolo feela ea data ea liteko e hlahisoa bakeng sa ho hlaka. a, Litšobotsi tsa motlakase oa hona joale tsa YBCO tse lekantsoeng ka letheba la laser le behiloeng ho cathode (i). Li-curve tsohle tsa IV ke mela e otlolohileng e otlolohileng e bontšang hore sampole e ntse e tsamaisa motlakase ka mahlaseli a laser. Mokokotlo o theohela tlase ka matla a laser a ntseng a eketseha, a bontšang hore ho na le bokhoni bo bobe (Voc) pakeng tsa li-voltage tse peli tse lekantsoeng esita le ka lefela la motlakase. Li-curve tsa IV li lula li sa fetohe ha laser e lebisitsoe bohareng ba sampole ho ether 50 K (b) kapa 300 K (f). Mola o otlolohileng o nyoloha ha anode e bonesoa (c). Mohlala oa schematic oa khokahanyo ea tšepe-superconductor ho 50 K o bontšitsoe ho d. Litšobotsi tsa motlakase oa hona joale oa boemo bo tloaelehileng ba YBCO ho 300 K e lekantsoe ka lebone la laser le supiloeng ho cathode le anode li fanoa ka e le g ka ho latellana. Ho fapana le liphetho tse ho 50 K, leralla le seng la lefela la mela e otlolohileng le bontša hore YBCO e boemong bo tloaelehileng; boleng ba Voc bo fapana ka matla a khanya ka lehlakoreng le fapaneng, e leng se bontšang mokhoa o fapaneng oa karohano ea tjhaja. Sebopeho se ka khonehang sa sebopeho ho 300 K se bontšitsoe ho hj Setšoantšo sa 'nete sa sampole e nang le li-lead.
YBCO e nang le oksijene e ngata boemong ba superconducting e ka monya khanya ea letsatsi e batlang e le mahlasedi a felletseng ka lebaka la lekhalo la eona le lenyenyane haholo la matla (Mohlala)9,10, ka hona e etsa lipara tsa li-electron-lesoba (e-h). Ho hlahisa motlakase oa potoloho e bulehileng Voc ka ho monya li-photon, ho hlokahala ho arola lipara tsa eh tse hlahisoang ke foto ka sebaka pele ho etsahala recombination18. Voc e mpe, ha e bapisoa le cathode le anode joalo ka ha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 1i, e fana ka maikutlo a hore ho na le bokhoni ba motlakase ho pholletsa le sebopeho sa tšepe-superconductor, se hulang li-electron ho anode le masoba ho cathode. Haeba ho le joalo, ho lokela hore ho be le monyetla oa ho supa ho tloha ho superconductor ho ea ho electrode ea tšepe ho anode. Ka lebaka leo, Voc e ntle e tla fumanoa haeba sebaka sa sampole haufi le anode se bonesitsoe. Ho feta moo, ha hoa lokela ho ba le li-voltage tse bakoang ke foto ha sebaka sa laser se supile libakeng tse hole le li-electrode. Ka sebele ho joalo joalo ka ha ho ka bonoa ho Setšoantšo sa 1b,c!.
Ha letheba la lesedi le tloha ho electrode ya cathode ho ya bohareng ba sampole (hoo e ka bang 1.25 mm ho tloha di-interface), ha ho na phetoho ya di-curve tsa IV mme ha ho na Voc e ka bonwang ka matla a eketsehileng a laser ho ya boleng bo hodimo bo fumanehang (Setshwantsho sa 1b). Ka tlhaho, sephetho sena se ka bakwa ke nako e lekanyeditsweng ya bophelo ba dijari tse bakwang ke foto le kgaello ya matla a karohano sampoleng. Dipara tsa di-electron-hole di ka etswa neng kapa neng ha sampole e bonesitswe, empa boholo ba dipara tsa e–h di tla fediswa mme ha ho na phello ya photovoltaic e bonwang haeba letheba la laser le wela dibakeng tse hole le di-electrode dife kapa dife. Ho tsamaisa letheba la laser ho di-electrode tsa anode, di-curve tsa IV tse tsamaellanang le I-axis di nyolohela hodimo ka matla a eketsehileng a laser (Setshwantsho sa 1c). Tshimo e tshwanang ya motlakase e kentsweng kahare e teng kopanong ya tshepe-superconductor ho anode. Leha ho le jwalo, electrode ya tshepe e hokahana le lead e ntle ya sistimi ya teko nakong ena. Masoba a hlahiswang ke laser a sutumelletswa ho lead ya anode mme ka hona Voc e ntle e a bonwa. Liphetho tse hlahisitsoeng mona li fana ka bopaki bo matla ba hore ho hlile ho na le bokhoni ba sebopeho bo supang ho tloha ho superconductor ho ea ho electrode ea tšepe.
Tšusumetso ea photovoltaic ho li-ceramic tsa YBa2Cu3O6.96 ho 300 K e bontšoa ho Setšoantšo sa 1e–g. Ntle le khanya ea leseli, sekhutlo sa IV sa sampole ke mola o otlolohileng o tšelang tšimoloho. Mola ona o otlolohileng o nyolohela holimo o bapile le oa pele ka matla a laser a ntseng a eketseha a bonesang li-lead tsa cathode (Setšoantšo sa 1e). Ho na le linyeoe tse peli tse lekanyetsang tse khahlisang bakeng sa sesebelisoa sa photovoltaic. Boemo ba potoloho e khuts'oane bo etsahala ha V = 0. Hona joale tabeng ena ho bitsoa hona joale ea potoloho e khuts'oane (Isc). Nyeoe ea bobeli e lekanyetsang ke boemo ba potoloho e bulehileng (Voc) bo hlahang ha R→∞ kapa hona joale e le lefela. Setšoantšo sa 1e se bontša ka ho hlaka hore Voc e ntle 'me e eketseha ka matla a khanya a ntseng a eketseha, ho fapana le sephetho se fumanoeng ho 50 K; ha Isc e mpe e bonoa e eketseha ka boholo ka khanya ea leseli, e leng boitšoaro bo tloaelehileng ba lisele tse tloaelehileng tsa letsatsi.
Ka ho tšoanang, ha lehlaseli la laser le supile libakeng tse hole le li-electrode, lekhalo la V(I) ha le itšetlehe ka matla a laser 'me ha ho na phello ea photovoltaic e hlahileng (Setšoantšo sa 1f). Ho tšoana le tekanyo ea 50 K, likhalo tsa IV li fallela lehlakoreng le fapaneng ha electrode ea anode e bonesoa (Setšoantšo sa 1g). Liphetho tsena tsohle tse fumanoeng bakeng sa sistimi ena ea YBCO-Ag paste ho 300 K ka lehlaseli la laser libakeng tse fapaneng tsa sampole li lumellana le bokhoni ba sebopeho bo fapaneng le bo bonoang ho 50 K.
Bongata ba dielektrone di kopana ka dipara tsa Cooper ho superconducting YBCO ka tlase ho mocheso wa phetoho ya yona Tc. Ha di le ka hara electrode ya tshepe, dielektrone tsohle di dula di le ka sebopeho se le seng. Ho na le gradient e kgolo ya bongata bakeng sa dielektrone tse le nngwe le dipara tsa Cooper haufi le sebopeho sa tshepe le superconductor. Dielektrone tse le nngwe tse jarang bongata ka hara thepa ya tshepe di tla hasanya sebakeng sa superconductor, athe dipara tsa Cooper tse jarang bongata sebakeng sa YBCO di tla hasanya sebakeng sa tshepe. Ha dipara tsa Cooper di jara ditefiso tse ngata mme di na le motsamao o moholo ho feta dielektrone tse le nngwe di hasanya ho tloha YBCO ho ya sebakeng sa tshepe, diathomo tse tjhajisitsweng ka tsela e ntle di a sala, e leng se fellang ka tshimo ya motlakase sebakeng sa tjhaje ya sebaka. Tataiso ya tshimo ena ya motlakase e bontshitswe setshwantshong sa skematiki Setšoantšo sa 1d. Mabone a photon a ketsahalo haufi le sebaka sa tjhaje ya sebaka a ka hlahisa dipara tsa eh tse tla arolwa le ho hulwa di hlahisa photocurrent ka lehlakoreng le fapaneng le leeme. Hang ha dielektrone di tswa tshimong ya motlakase e kentsweng, di kopanngwa ka dipara mme di phallela ho electrode e nngwe ntle le kganyetso. Tabeng ena, Voc e fapane le polarity e seng e behiloe esale pele mme e bonts'a boleng bo bobe ha lehlaseli la laser le supa sebakeng se potileng electrode e mpe. Ho tsoa boleng ba Voc, bokhoni ho pholletsa le sebopeho bo ka hakanngoa: sebaka se pakeng tsa li-voltage tse peli tsa d ke ~5 × 10−3 m, botenya ba sebopeho sa tšepe-superconductor, di, e lokela ho ba tatellano e lekanang ea boholo le bolelele ba ho lumellana ha superconductor ea YBCO (~1 nm)19,20, ha u nka boleng ba Voc = 0.03 mV, li-Vms tse ka bang teng sebopehong sa tšepe-superconductor li hlahlojoa ho ba ~10−11 V ho 50 K ka matla a laser a 502 mW/cm2, ho sebelisoa equation,
Re batla ho hatisa mona hore motlakase o susumetsoang ke foto o ke ke oa hlalosoa ka phello ea mocheso oa foto. Ho se ho tiisitsoe ka liteko hore coefficient ea Seebeck ea superconductor YBCO ke Ss = 021. Coefficient ea Seebeck bakeng sa lithapo tsa lead tsa koporo e hole le SCu = 0.34–1.15 μV/K3. Mocheso oa terata ea koporo sebakeng sa laser o ka phahamisoa ka bongata bo bonyenyane ba 0.06 K ka matla a laser a phahameng a fumanehang ho 50 K. Sena se ka hlahisa bokhoni ba thermoelectric ba 6.9 × 10−8 V e leng boholo ba litaelo tse tharo bo bonyenyane ho feta Voc e fumanoeng ho Setšoantšo sa 1 (a). Ho totobetse hore phello ea thermoelectric e nyane haholo ho hlalosa liphetho tsa liteko. Ha e le hantle, phapang ea mocheso e bakoang ke mahlaseli a laser e tla nyamela ka nako e ka tlase ho motsotso o le mong e le hore monehelo o tsoang phellong ea mocheso o ka hlokomolohuoa ka mokhoa o sireletsehileng.
Tšusumetso ena ea photovoltaic ea YBCO mochesong oa kamore e senola hore mokhoa o fapaneng oa karohano ea tjhaja o ameha mona. Superconducting YBCO boemong bo tloaelehileng ke thepa ea mofuta oa p e nang le masoba e le mojari oa tjhaja22,23, ha Ag-paste ea tšepe e na le litšobotsi tsa thepa ea mofuta oa n. Ho tšoana le li-junction tsa pn, ho hasana ha lielektrone peisteng ea silevera le masoba ka har'a ceramic ea YBCO ho tla theha tšimo ea motlakase ea ka hare e supang ceramic ea YBCO sebakeng sa ho kopanya (Setšoantšo sa 1h). Ke tšimo ena ea ka hare e fanang ka matla a karohano 'me e lebisa ho Voc e ntle le negative Isc bakeng sa sistimi ea peiste ea YBCO-Ag mochesong oa kamore, joalo ka ha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 1e. Ntle le moo, Ag-YBCO e ka theha junction ea Schottky ea mofuta oa p e boetse e lebisang ho bokhoni ba sebopeho bo nang le polarity e tšoanang le mohlaleng o hlahisitsoeng kaholimo24.
Ho batlisisa ts'ebetso e qaqileng ea ho iphetola ha thepa ea photovoltaic nakong ea phetoho ea superconducting ea YBCO, li-curve tsa IV tsa sampole ho 80 K li ile tsa lekanngoa ka matla a laser a khethiloeng a bonesang ho cathode electrode (Setšoantšo sa 2). Ntle le mahlaseli a laser, motlakase ho pholletsa le sampole o lula ho zero ho sa tsotelehe motlakase, ho bontša boemo ba superconducting ba sampole ho 80 K (Setšoantšo sa 2a). Ho tšoana le lintlha tse fumanoeng ho 50 K, li-curve tsa IV tse tsamaellanang le I-axis li theohela tlase ka matla a laser a ntseng a eketseha ho fihlela boleng ba bohlokoa ba Pc bo fihlelloa. Ka holim'a matla ana a bohlokoa a laser (Pc), superconductor e feta phetohong ho tloha mohatong oa superconducting ho ea mohatong oa resistive; motlakase o qala ho eketseha ka motlakase ka lebaka la ponahalo ea khanyetso ho superconductor. Ka lebaka leo, curve ea IV e qala ho kopana le I-axis le V-axis tse lebisang ho Voc e mpe le Isc e ntle qalong. Joale sampole e bonahala e le boemong bo ikhethang moo polarity ea Voc le Isc e utloang haholo matla a khanya; Ka keketseho e nyane haholo ya matla a lesedi, Isc e fetoha ho tloha ho boleng bo botle ho ya ho bo bobe mme Voc ho tloha boleng bo bobe ho ya ho bo botle, e fetisang tshimoloho (kutloisiso e phahameng ya thepa ya photovoltaic, haholoholo boleng ba Isc, ho ya ho lesedi la lesedi e ka bonwa ka ho hlaka ho Setshwantsho sa 2b). Ka matla a phahameng ka ho fetisisa a laser a fumanehang, di-curve tsa IV di ikemiseditse ho ba mmoho, ho bontsha boemo bo tlwaelehileng ba sampole ya YBCO.
Setsi sa letheba la laser se behiloe ho potoloha li-electrode tsa cathode (sheba Setshwantsho sa 1i). a, Li-curve tsa IV tsa YBCO tse khantšoang ka matla a fapaneng a laser. b (holimo), Ho itšetleha ka matla a laser a motlakase oa potoloho e bulehileng Voc le motlakase oa potoloho e khuts'oane Isc. Boleng ba Isc bo ke ke ba fumanoa ka matla a tlase a khanya (< 110 mW/cm2) hobane li-curve tsa IV li bapile le I-axis ha sampole e le boemong ba superconducting. b (tlase), khanyetso e fapaneng e le mosebetsi oa matla a laser.
Ho itšetleha ha matla a laser a Voc le Isc ho 80 K ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 2b (holimo). Litšobotsi tsa photovoltaic li ka tšohloa libakeng tse tharo tsa matla a khanya. Sebaka sa pele se pakeng tsa 0 le Pc, moo YBCO e tsamaisang motlakase haholo, Voc e mpe 'me ea fokotseha (boleng bo felletseng boa eketseha) ka matla a khanya 'me e fihla bonyane ho Pc. Sebaka sa bobeli se tloha ho Pc ho ea ho matla a mang a bohlokoa a P0, moo Voc e eketsehang ha Isc e fokotseha ka matla a khanya a ntseng a eketseha 'me ka bobeli li fihla ho zero ho P0. Sebaka sa boraro se ka holimo ho P0 ho fihlela boemo bo tloaelehileng ba YBCO bo fihletsoe. Leha Voc le Isc ka bobeli li fapana ka matla a khanya ka tsela e tšoanang le sebakeng sa 2, li na le polarity e fapaneng ka holim'a matla a bohlokoa a P0. Bohlokoa ba P0 bo lutse ho hore ha ho na phello ea photovoltaic 'me mokhoa oa karohano ea tjhaja o fetoha ka boleng ntlheng ena e itseng. Sampole ea YBCO ha e fetohe superconducting mofuteng ona oa matla a khanya empa boemo bo tloaelehileng bo ntse bo lokela ho fihlelloa.
Ho hlakile hore litšobotsi tsa photovoltaic tsa sistimi li amana haufi-ufi le superconductivity ea YBCO le phetoho ea eona ea superconducting. Khanyetso e fapaneng, dV/dI, ea YBCO e bontšitsoe ho Setšoantšo sa 2b (tlase) e le ts'ebetso ea matla a laser. Joalokaha ho boletsoe pele, matla a motlakase a hahiloeng ka har'a sebopeho ka lebaka la lintlha tsa phallo ea Cooper pair ho tloha ho superconductor ho ea ho tšepe. Ho tšoana le ho bonoang ho 50 K, phello ea photovoltaic e ntlafatsoa ka matla a laser a eketsehang ho tloha ho 0 ho ea ho Pc. Ha matla a laser a fihla boleng bo kaholimo hanyane ho Pc, curve ea IV e qala ho sekamela 'me khanyetso ea sampole e qala ho hlaha, empa polarity ea matla a sebopeho ha e so fetohe. Tšusumetso ea ho hlasimolla ha optical holim'a superconductivity e fuputsoe sebakeng se bonahalang kapa se haufi le IR. Le ha ts'ebetso ea mantlha e le ho arola lipara tsa Cooper le ho senya superconductivity25,26, maemong a mang phetoho ea superconductivity e ka ntlafatsoa27,28,29, mekhahlelo e mecha ea superconductivity e ka ba ea hlahisoa30. Ho ba sieo ha superconductivity ho Pc ho ka bakoa ke ho robeha ha para e susumetsoang ke foto. Ntlheng ea P0, bokhoni ho pholletsa le sebopeho bo fetoha lefela, ho bontšang hore bongata ba tjhaja mahlakoreng ka bobeli a sebopeho bo fihla boemong bo tšoanang tlas'a matla ana a itseng a khanya ea leseli. Keketseho e eketsehileng ea matla a laser e fella ka hore lipara tse ngata tsa Cooper li senngoe 'me YBCO e fetoloa butle-butle ho ba thepa ea mofuta oa p. Ho e-na le ho hasana ha lipara tsa electron le Cooper, tšobotsi ea sebopeho joale e khethoa ke ho hasana ha li-electron le masoba e leng se lebisang ho reverse ea polarity ea tšimo ea motlakase sebopehong 'me ka lebaka leo Voc e ntle (bapisa Setshwantsho sa 1d, h). Ka matla a laser a phahameng haholo, khanyetso e fapaneng ea YBCO e khomarela boleng bo tsamaellanang le boemo bo tloaelehileng 'me ka bobeli Voc le Isc li atisa ho fapana ka tatellano le matla a laser (Setshwantsho sa 2b). Tlhokomeliso ena e senola hore mahlaseli a laser boemong bo tloaelehileng YBCO e ke ke ea hlola e fetola resistivity ea eona le tšobotsi ea sebopeho sa superconductor-metal empa e eketsa feela mahloriso a lipara tsa li-electron-lesoba.
Ho batlisisa phello ea mocheso holim'a thepa ea photovoltaic, sistimi ea tšepe-superconductor e ile ea bonesoa ka har'a cathode ka laser e putsoa ea matla a 502 mW/cm2. Li-curve tsa IV tse fumanoeng mochesong o khethiloeng pakeng tsa 50 le 300 K li fanoe ho Setšoantšo sa 3a. Voltage ea potoloho e bulehileng Voc, motlakase oa potoloho e khuts'oane Isc le khanyetso ea phapang li ka fumanoa ho li-curve tsena tsa IV 'me li bontšitsoe ho Setšoantšo sa 3b. Ntle le khanya ea leseli, li-curve tsohle tsa IV tse lekantsoeng mochesong o fapaneng li feta tšimolohong joalo ka ha ho lebelletsoe (setšoantšo sa Setšoantšo sa 3a). Litšobotsi tsa IV li fetoha haholo ka mocheso o ntseng o eketseha ha sistimi e bonesoa ke lebone la laser le matla haholo (502 mW/cm2). Mochesong o tlase li-curve tsa IV ke mela e otlolohileng e bapileng le I-axis e nang le boleng bo bobe ba Voc. Curve ena e ea holimo ka mocheso o ntseng o eketseha 'me butle-butle e fetoha mola o nang le leralla le sa lefela mochesong oa bohlokoa oa Tcp (Setšoantšo sa 3a (holimo)). Ho bonahala eka li-curve tsohle tsa IV li potoloha ntlha karolong ea boraro ea quadrant. Voc e eketseha ho tloha boleng bo bobe ho ya ho bo botle ha Isc e fokotseha ho tloha boleng bo botle ho ya ho bo bobe. Ka hodima mocheso wa phetoho ya superconducting wa pele Tc wa YBCO, mothapo wa IV o fetoha ka tsela e fapaneng ka mocheso (tlase ho Setshwantsho sa 3a). Taba ya pele, setsi sa potoloho sa di-curve tsa IV se fetela ho quadrant ya pele. Taba ya bobedi, Voc e ntse e fokotseha mme Isc e eketseha ka mocheso o ntseng o eketseha (hodimo ho Setshwantsho sa 3b). Taba ya boraro, moepa wa di-curve tsa IV o eketseha ka ho otloloha ka mocheso o fellang ka coefficient e ntle ya kganyetso bakeng sa YBCO (tlase ho Setshwantsho sa 3b).
Ho itshetleha ka mocheso wa dibopeho tsa photovoltaic bakeng sa sistimi ya YBCO-Ag paste tlasa kganya ya laser ya 502 mW/cm2.
Setsi sa letheba la laser se behiloe ho potoloha li-electrode tsa cathode (sheba Setshwantsho sa 1i). a, li-curve tsa IV tse fumanoeng ho tloha ho 50 ho isa ho 90 K (holimo) le ho tloha ho 100 ho isa ho 300 K (tlase) ka keketseho ea mocheso ea 5 K le 20 K, ka ho latellana. Setshwantsho sa a se bontša litšobotsi tsa IV mochesong o 'maloa lefifing. Li-curve tsohle li tšela ntlha ea tšimoloho. b, motlakase oa potoloho e bulehileng Voc le motlakase oa potoloho e khuts'oane Isc (holimo) le khanyetso e fapaneng, dV/dI, ea YBCO (tlase) e le mosebetsi oa mocheso. Mocheso oa phetoho ea superconducting ea zero resistance Tcp ha o fanoe hobane o haufi haholo le Tc0.
Mecheso e meraro ea bohlokoa e ka bonoa ho tsoa ho Setšoantšo sa 3b: Tcp, eo ka holimo ho eona YBCO e fetohang e seng ea superconducting; Tc0, eo ho eona Voc le Isc ka bobeli li fetohang zero le Tc, mocheso oa phetoho ea pele ea superconducting ea pele ea YBCO ntle le mahlaseli a laser. Ka tlase ho Tcp ~ 55 K, YBCO e khantšitsoeng ka laser e boemong ba superconducting ka mahloriso a phahameng a lipara tsa Cooper. Phello ea mahlaseli a laser ke ho fokotsa mocheso oa phetoho ea superconducting ea zero resistance ho tloha ho 89 K ho ea ho ~55 K (tlase ho Setšoantšo sa 3b) ka ho fokotsa mahloriso a lipara tsa Cooper ho phaella ho hlahiseng motlakase oa photovoltaic le hona joale. Mocheso o ntseng o eketseha o boetse o senya lipara tsa Cooper tse lebisang ho bokhoni bo tlase ho sebopeho. Ka lebaka leo, boleng bo felletseng ba Voc bo tla ba bonyenyane, leha matla a tšoanang a khanya ea laser a sebelisoa. Bokhoni ba sebopeho bo tla ba bonyenyane le bo bonyenyane ka keketseho e eketsehileng ea mocheso 'me bo fihle ho zero ho Tc0. Ha ho na phello ea photovoltaic ntlheng ena e khethehileng hobane ha ho na tšimo ea ka hare ea ho arola lipara tsa elektrone-lesoba tse susumetsoang ke foto. Ho fetoha ha polarity ha bokgoni ho etsahala ka hodima mocheso ona o bohlokwa kaha bongata ba tjhaja ya mahala ho Ag paste bo boholo ho feta ba YBCO bo fetisetswang butle-butle ho thepa ya mofuta wa p. Mona re batla ho totobatsa hore ho fetoha ha polarity ha Voc le Isc ho etsahala hang ka mora phetoho ya superconducting ya lefela, ho sa tsotelehe sesosa sa phetoho. Tlhokomelo ena e senola ka ho hlaka, ka lekgetlo la pele, kamano pakeng tsa superconductivity le ditlamorao tsa photovoltaic tse amanang le bokgoni ba sebopeho sa tshepe-superconductor. Mofuta wa bokgoni bona ho pholletsa le sebopeho sa tshepe se tlwaelehileng sa superconductor e bile ntlha ya dipatlisiso dilemo tse mashome a mmalwa tse fetileng empa ho na le dipotso tse ngata tse ntseng di emetse ho arajwa. Tekanyo ya phello ya photovoltaic e ka ipaka e le mokgwa o sebetsang wa ho hlahloba dintlha (jwalo ka matla a yona le polarity jj.) ya bokgoni bona ba bohlokwa mme ka hona e fana ka lesedi hodima phello ya ho atamelana ha superconducting ya mocheso o phahameng.
Keketseho e eketsehileng ea mocheso ho tloha ho Tc0 ho ea ho Tc e lebisa ho khohlanong e nyane ea lipara tsa Cooper le ntlafatso ea bokhoni ba sebopeho 'me ka lebaka leo Voc e kholoanyane. Ho Tc khohlano ea lipara tsa Cooper e fetoha lefela 'me bokhoni ba ho haha ka hare ho sebopeho bo fihla holimo, e leng se fellang ka Voc e phahameng le Isc e nyane. Keketseho e potlakileng ea Voc le Isc (boleng bo felletseng) moeding ona oa mocheso e tsamaellana le phetoho ea superconducting e atolositsoeng ho tloha ho ΔT ~ 3 K ho isa ho ~34 K ka ho bonesoa ha laser ea matla a 502 mW/cm2 (Setšoantšo sa 3b). Maemong a tloaelehileng a kaholimo ho Tc, motlakase oa potoloho e bulehileng Voc oa fokotseha ka mocheso (holimo ho Setšoantšo sa 3b), o ts'oanang le boitšoaro ba linear ba Voc bakeng sa lisele tse tloaelehileng tsa letsatsi tse thehiloeng ho li-pn junctions31,32,33. Le hoja sekhahla sa phetoho ea Voc ka mocheso (−dVoc/dT), se itšetlehileng haholo ka matla a laser, se senyenyane haholo ho feta sa lisele tse tloaelehileng tsa letsatsi, coefficient ea mocheso ea Voc bakeng sa junction ea YBCO-Ag e na le tatellano e tšoanang ea boholo le ea lisele tsa letsatsi. Mocheso oa ho lutla ha khokahanyo ea pn bakeng sa sesebelisoa se tloaelehileng sa sele ea letsatsi oa eketseha ka mocheso o ntseng o eketseha, e leng se lebisang ho fokotseheng ha Voc ha mocheso o ntse o eketseha. Li-curve tsa linear IV tse bonoang bakeng sa sistimi ena ea Ag-superconductor, ka lebaka la pele bokhoni bo bonyenyane haholo ba sebopeho le ka bobeli khokahano ea morao-rao ea li-heterojunction tse peli, li etsa hore ho be thata ho fumana mocheso oa ho lutla. Leha ho le joalo, ho na le monyetla o moholo oa hore ho itšetleha ka mocheso o tšoanang oa mocheso oa ho lutla ho ikarabella bakeng sa boitšoaro ba Voc bo bonoang tekong ea rona. Ho ea ka tlhaloso, Isc ke mocheso o hlokahalang ho hlahisa motlakase o fosahetseng ho lefella Voc e le hore motlakase o felletseng e be lefela. Ha mocheso o ntse o eketseha, Voc e ba nyane hoo motlakase o fokolang o hlokahalang ho hlahisa motlakase o fosahetseng. Ho feta moo, khanyetso ea YBCO e eketseha ka mokhoa o otlolohileng ka mocheso o kaholimo ho Tc (tlase ho Setšoantšo sa 3b), e leng se boetse se tlatsetsang boleng bo fokolang ba Isc mochesong o phahameng.
Hlokomela hore liphetho tse fanoeng ho Figs 2,3 li fumanoa ka ho bonesa mahlaseli a laser sebakeng se potileng li-electrode tsa cathode. Litekanyo li boetse li phetiloe ka sebaka sa laser se behiloeng ho anode 'me litšobotsi tse tšoanang tsa IV le thepa ea photovoltaic li bonoe ntle le hore polarity ea Voc le Isc e fetotsoe boemong bona. Lintlha tsena kaofela li lebisa mochineng oa phello ea photovoltaic, e amanang haufi-ufi le sebopeho sa superconductor-metal.
Ka bokhutšoanyane, litšobotsi tsa IV tsa sistimi ea ho betla ea YBCO-Ag e nang le mahlaseli a laser li lekantsoe e le mesebetsi ea mocheso le matla a laser. Phello e ikhethang ea photovoltaic e bonoe mochesong o pakeng tsa 50 le 300 K. Ho fumanoe hore thepa ea photovoltaic e amana haholo le superconductivity ea li-ceramics tsa YBCO. Ho fetoha ha polarity ea Voc le Isc ho etsahala hang ka mor'a phetoho ea superconductive e bakoang ke photo-induced ho ea ho phetoho e seng ea superconductive. Ho itšetleha ka mocheso oa Voc le Isc ho lekanngoang ka matla a laser a tsitsitseng ho boetse ho bontša phetoho e ikhethang ea polarity mochesong o bohlokoa ka holimo oo sampole e fetohang resistive. Ka ho fumana sebaka sa laser karolong e fapaneng ea sampole, re bontša hore ho na le bokhoni ba motlakase ho pholletsa le interface, e fanang ka matla a karohano bakeng sa lipara tsa elektrone tse susumelitsoeng ke photo-induced. Bokhoni bona ba interface bo tsamaisa ho tloha YBCO ho ea ho electrode ea tšepe ha YBCO e ntse e tsamaisa superconductor 'me bo fetohela lehlakoreng le fapaneng ha sampole e fetoha e seng ea superconductive. Tšimoloho ea bokhoni e ka amahanngoa ka tlhaho le phello ea bohaufi ho sebopeho sa tšepe-superconductor ha YBCO e tsamaisa motlakase haholo 'me ho hakanngoa hore ke ~10−8 mV ho 50 K ka matla a laser a 502 mW/cm2. Ho kopana ha thepa ea mofuta oa p YBCO boemong bo tloaelehileng ka thepa ea mofuta oa n Ag-paste e theha kopano ea quasi-pn e ikarabellang bakeng sa boitšoaro ba photovoltaic ba liserami tsa YBCO mochesong o phahameng. Litlhokomeliso tse kaholimo li fana ka leseli mabapi le phello ea PV ho liserami tsa YBCO tse tsamaisang motlakase haholo mochesong o phahameng 'me li bula tsela ea lits'ebetso tse ncha lisebelisoa tsa optoelectronic tse kang detector ea leseli le potlakileng le detector ea photon e le 'ngoe.
Liteko tsa phello ea photovoltaic li entsoe sampole ea ceramic ea YBCO ea botenya ba 0.52 mm le sebopeho se khutlonnetsepa sa 8.64 × 2.26 mm2 'me tsa bonesoa ke laser e putsoa e tsoelang pele (λ = 450 nm) e nang le boholo ba letheba la laser la 1.25 mm ka radius. Ho sebelisa sampole ea filimi e kholo ho fapana le e tšesaane ho re nolofalletsa ho ithuta thepa ea photovoltaic ea superconductor ntle le ho sebetsana le tšusumetso e rarahaneng ea substrate6,7. Ho feta moo, thepa e kholo e ka ba molemo bakeng sa mokhoa oa eona o bonolo oa ho lokisa le litšenyehelo tse tlase. Lithapo tsa lead tsa koporo li kopantsoe sampole ea YBCO ka pente ea silevera e etsang li-electrode tse 'ne tse chitja tse ka bang 1 mm ka bophara. Sebaka se pakeng tsa li-electrode tse peli tsa motlakase ke hoo e ka bang 5 mm. Litšobotsi tsa IV tsa sampole li lekantsoe ho sebelisoa magnetometer ea sampole ea vibration (VersaLab, Quantum Design) ka fensetere ea kristale ea quartz. Mokhoa o tloaelehileng oa terata tse 'ne o sebelisitsoe ho fumana li-curve tsa IV. Maemo a amanang a li-electrode le letheba la laser a bontšitsoe ho Setšoantšo sa 1i.
Mokhoa oa ho qotsa sengoloa sena: Yang, F. et al. Tšimoloho ea phello ea photovoltaic ho superconducting YBa2Cu3O6.96 ceramics. Sci. Rep. 5, 11504; doi: 10.1038/srep11504 (2015).
Chang, CL, Kleinhammes, A., Moulton, WG & Testardi, LR Li-voltage tse bakoang ke laser tse thibetsoeng ke Symmetry ho YBa2Cu3O7 . Phys. Rev. B 41, 11564–11567 (1990).
Kwok, HS, Zheng, JP & Dong, SY Tšimoloho ea lets'oao le sa tloaelehang la photovoltaic ho Y-Ba-Cu-O. Phys. Rev. B 43, 6270–6272 (1991).
Wang, LP, Lin, JL, Feng, QR & Wang, GW Tekanyo ea li-voltage tse bakoang ke laser tsa superconducting Bi-Sr-Ca-Cu-O. Phys. Rev. B 46, 5773–5776 (1992).
Tate, KL, jj. Di-voltage tse bakwang ke laser tse fetohang ka nako e telele difiliming tsa YBa2Cu3O7-x tsa mocheso wa kamore. J. Appl. Phys. 67, 4375–4376 (1990).
Kwok, HS & Zheng, JP Karabelo e sa tloaelehang ea photovoltaic ho YBa2Cu3O7. Phys. Rev. B 46, 3692–3695 (1992).
Muraoka, Y., Muramatsu, T., Yamaura, J. & Hiroi, Z. Ente ea ho jara masoba e hlahisoang ke foto ho YBa2Cu3O7−x ka har'a heterostructure ea oxide. Appl. Phys. Lett. 85, 2950–2952 (2004).
Asakura, D. et al. Phuputso ea ho ntša mahlaseli a letsatsi ka ho sebelisa foto ea lifilimi tse tšesaane tsa YBa2Cu3Oy tlas'a khanya ea leseli. Phys. Rev. Lett. 93, 247006 (2004).
Yang, F. et al. Phello ea photovoltaic ea YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb heterojunction e annealed ka khatello e fapaneng ea karolo ea oksijene. Mater. Lett. 130, 51–53 (2014).
Aminov, BA et al. Sebopeho sa Two-Gap ka hara dikristale tse le nngwe tsa Yb(Y)Ba2Cu3O7-x. J. Supercond. 7, 361–365 (1994).
Kabanov, VV, Demsar, J., Podobnik, B. & Mihailovic, D. Matla a ho phomola a Quasiparticle ho li-superconductor tse nang le meaho e fapaneng ea sekheo: Khopolo-taba le liteko ho YBa2Cu3O7-δ. Phys. Rev. B 59, 1497–1506 (1999).
Sun, JR, Xiong, CM, Zhang, YZ & Shen, BG Thepa e lokisang ya YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb heterojunction. Appl. Phys. Lett. 87, 222501 (2005).
Kamarás, K., Porter, CD, Doss, MG, Herr, SL & Tanner, DB Ho monya le ho tsamaisa motlakase ka tsela e feteletseng ho YBa2Cu3O7-δ. Phys. Rev. Lett. 59, 919–922 (1987).
Yu, G., Heeger, AJ & Stucky, G. Phetisetso ya nakoana e bakwang ke photoconductivity dikristaleng tse le nngwe tsa YBa2Cu3O6.3: batla boemo ba tshepe bo bakwang ke photoconductivity le bakeng sa superconductivity e bakwang ke photoconductivity. Solid State Commun. 72, 345–349 (1989).
McMillan, WL Mohlala oa ho tsamaisa thepa ka har'a tunnel oa phello ea ho ba haufi le superconducting. Phys. Rev. 175, 537–542 (1968).
Guéron, S. et al. Phello ea ho ba haufi le superconducting e hlahlobiloeng sekaleng sa bolelele ba mesoscopic. Phys. Rev. Lett. 77, 3025–3028 (1996).
Annunziata, G. & Manske, D. Phello ea ho ba haufi le li-superconductor tse sa lekanang le lisenthimithara. Phys. Rev. B 86, 17514 (2012).
Qu, FM jj. Tšusumetso e matla ea ho ba haufi le superconducting mehahong ea Pb-Bi2Te3 e kopantsoeng. Sci. Rep. 2, 339 (2012).
Chapin, DM, Fuller, CS & Pearson, GL Selefounu e ncha ea silicon pn junction bakeng sa ho fetola mahlaseli a letsatsi hore e be matla a motlakase. J. App. Phys. 25, 676–677 (1954).
Tomimoto, K. Litlamorao tsa ho se hlweke boleleleng ba ho kgomarelana ha superconducting ka hara dikristale tse le nngwe tsa Zn- kapa Ni-doped YBa2Cu3O6.9. Phys. Rev. B 60, 114–117 (1999).
Ando, Y. & Segawa, K. Ho se mamelle ha matla a khoheli a Untwinned YBa2Cu3Oy ka mefuta e mengata ea doping: ho itšetleha ka ho sebelisa likoti tse sa tloaelehang ka bolelele ba ho lumellana. Phys. Rev. Lett. 88, 167005 (2002).
Obertelli, SD & Cooper, JR Systematics matleng a thermoelectric a di-oxide tse nang le T e phahameng. Phys. Rev. B 46, 14928–14931, (1992).
Sugai, S. et al. Phetoho ea momentum e itšetlehileng ka carrier-density ea tlhōrō e kopanetsoeng le mokhoa oa phonon oa LO ho li-superconductors tse phahameng tsa Tc tsa mofuta oa p. Phys. Rev. B 68, 184504 (2003).
Nojima, T. et al. Phokotso ea masoba le pokello ea lielektrone lifiliming tse tšesaane tsa YBa2Cu3Oy ho sebelisoa mokhoa oa electrochemical: Bopaki ba boemo ba tšepe ba mofuta oa n. Phys. Rev. B 84, 020502 (2011).
Tung, RT Fisiks le k'hemistri ea bophahamo ba lerako la Schottky. Appl. Phys. Lett. 1, 011304 (2014).
Sai-Halasz, GA, Chi, CC, Denenstein, A. & Langenberg, DN Litlamorao tsa ho Roba ha Para e Fetohang ea Kantle Lifiliming tsa Superconducting. Phys. Rev. Lett. 33, 215–219 (1974).
Nieva, G. et al. Ntlafatso ea superconductivity e bakoang ke foto. Appl. Phys. Lett. 60, 2159–2161 (1992).
Kudinov, VI et al. Ho tsamaisa motlakase ka tsela e sa fetoheng difiliming tsa YBa2Cu3O6+x e le mokgwa wa ho etsa difoto ho ya mekgahlelong ya tshepe le superconducting. Phys. Rev. B 14, 9017–9028 (1993).
Mankowsky, R. et al. Matla a lattice a seng mola e le motheo oa ntlafatso ea superconductivity ho YBa2Cu3O6.5. Nature 516, 71–74 (2014).
Fausti, D. et al. Superconductivity e bakoang ke khanya ka har'a cuprate e laetsoeng ka mola. Science 331, 189–191 (2011).
El-Adawi, MK & Al-Nuaim, IA Ho itshetleha ka ts'ebetso ya mocheso wa VOC bakeng sa sele ya letsatsi mabapi le mokgwa wa yona o motjha wa ho sebetsa hantle. Ho tlosa letswai la metsi metsing 209, 91–96 (2007).
Vernon, SM & Anderson, WA Litlamorao tsa mocheso liseleng tsa letsatsi tsa silicon tsa Schottky-barrier. Appl. Phys. Lett. 26, 707 (1975).
Katz, EA, Faiman, D. & Tuladhar, SM Ho itshetleha ka mocheso bakeng sa diparamitha tsa sesebediswa sa photovoltaic sa disele tsa letsatsi tsa polymer-fullerene tlasa maemo a tshebetso. J. Appl. Phys. 90, 5343–5350 (2002).
Mosebetsi ona o tšehelitsoe ke Mokhatlo oa Naha oa Saense ea Tlhaho oa Chaena (Grant No. 60571063), Merero ea Motheo ea Lipatlisiso ea Profinse ea Henan, Chaena (Grant No. 122300410231).
FY o ngotse mongolo oa pampiri 'me MYH o lokisitse sampole ea letsopa ea YBCO. FY le MYH ba entse teko 'me ba sekaseka liphetho. FGC e etelletse pele projeke le tlhaloso ea saense ea data. Bangoli bohle ba hlahlobile mongolo.
Mosebetsi ona o na le laesense tlasa Laesense ya Matjhaba ya Creative Commons Attribution 4.0. Ditshwantsho kapa thepa e nngwe ya motho wa boraro sehloohong sena di kenyelleditswe laesenseng ya Creative Commons ya sengoloa, ntle le haeba ho bontshitswe ho seng jwalo moleng wa mokitlane; haeba thepa e sa kenyelletswa tlasa laesense ya Creative Commons, basebedisi ba tla hloka ho fumana tumello ho mong'a laesense ho hlahisa thepa hape. Ho sheba kopi ya laesense ena, etela http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Yang, F., Han, M. & Chang, F. Tšimoloho ea phello ea photovoltaic ho superconducting YBa2Cu3O6.96 ceramics. Sci Rep 5, 11504 (2015). https://doi.org/10.1038/srep11504
Ka ho fana ka maikutlo u lumela ho latela Melao le Litaelo tsa Sechaba tsa rona. Haeba u fumana ntho e hlekefetsang kapa e sa lumellaneng le melao kapa litataiso tsa rona, ka kopo e tšoaee e le e sa lokelang.
Nako ea poso: Mmesa-22-2020