nature.com ஐப் பார்வையிட்டதற்கு நன்றி. நீங்கள் CSS-க்கு மட்டுப்படுத்தப்பட்ட ஆதரவு கொண்ட உலாவி பதிப்பைப் பயன்படுத்துகிறீர்கள். சிறந்த அனுபவத்தைப் பெற, மிகவும் புதுப்பித்த உலாவியைப் பயன்படுத்த பரிந்துரைக்கிறோம் (அல்லது Internet Explorer இல் இணக்கத்தன்மை பயன்முறையை முடக்கவும்). இதற்கிடையில், தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிசெய்ய, ஸ்டைல்கள் மற்றும் ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இல்லாமல் தளத்தைக் காண்பிக்கிறோம்.
நீல-லேசர் வெளிச்சத்தால் தூண்டப்பட்ட 50 முதல் 300 K வரையிலான YBa2Cu3O6.96 (YBCO) பீங்கானில் குறிப்பிடத்தக்க ஒளிமின்னழுத்த விளைவை நாங்கள் புகாரளிக்கிறோம், இது YBCO இன் மீக்கடத்துத்திறன் மற்றும் YBCO-உலோக மின்முனை இடைமுகத்துடன் நேரடியாக தொடர்புடையது. YBCO மீக்கடத்து நிலையிலிருந்து மின்தடை நிலைக்கு மாறும்போது திறந்த சுற்று மின்னழுத்த Voc மற்றும் குறுகிய சுற்று மின்னோட்ட Isc க்கு ஒரு துருவமுனைப்பு தலைகீழ் உள்ளது. மீக்கடத்து-சாதாரண உலோக இடைமுகத்தில் ஒரு மின் ஆற்றல் இருப்பதை நாங்கள் காட்டுகிறோம், இது புகைப்படத்தால் தூண்டப்பட்ட எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகளுக்கு பிரிப்பு விசையை வழங்குகிறது. YBCO மீக்கடத்தும் போது இந்த இடைமுக ஆற்றல் YBCO இலிருந்து உலோக மின்முனைக்கு இயக்குகிறது மற்றும் YBCO மீக்கடத்தும் அல்லாததாக மாறும்போது எதிர் திசைக்கு மாறுகிறது. YBCO மீக்கடத்தும் போது உலோக-மீக்கடத்தும் இடைமுகத்தில் அருகாமை விளைவுடன் ஆற்றலின் தோற்றம் உடனடியாக தொடர்புடையதாக இருக்கலாம், மேலும் அதன் மதிப்பு 50 K இல் 502 mW/cm2 லேசர் தீவிரத்துடன் ~10–8 mV என மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. சாதாரண நிலையில் உள்ள p-வகை பொருள் YBCO-வை n-வகை பொருள் Ag-paste உடன் இணைப்பது, அதிக வெப்பநிலையில் YBCO மட்பாண்டங்களின் ஒளிமின்னழுத்த நடத்தைக்கு காரணமான ஒரு குவாசி-பிஎன் சந்திப்பை உருவாக்குகிறது. எங்கள் கண்டுபிடிப்புகள் ஃபோட்டான்-எலக்ட்ரானிக் சாதனங்களின் புதிய பயன்பாடுகளுக்கு வழி வகுக்கும் மற்றும் மீக்கடத்தி-உலோக இடைமுகத்தில் அருகாமை விளைவு குறித்து மேலும் வெளிச்சம் போடக்கூடும்.
உயர் வெப்பநிலை மீக்கடத்திகளில் ஒளிக்கடத்தி தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தம் 1990களின் முற்பகுதியில் பதிவாகியுள்ளது, அன்றிலிருந்து விரிவாக ஆராயப்படுகிறது, இருப்பினும் அதன் தன்மை மற்றும் வழிமுறை நிலையாகவே உள்ளது1,2,3,4,5. குறிப்பாக YBa2Cu3O7-δ (YBCO) மெல்லிய படலங்கள்6,7,8, அதன் சரிசெய்யக்கூடிய ஆற்றல் இடைவெளி9,10,11,12,13 காரணமாக ஒளிமின்னழுத்த (PV) கலத்தின் வடிவத்தில் தீவிரமாக ஆய்வு செய்யப்படுகின்றன. இருப்பினும், அடி மூலக்கூறின் அதிக எதிர்ப்பு எப்போதும் சாதனத்தின் குறைந்த மாற்ற செயல்திறனுக்கு வழிவகுக்கிறது மற்றும் YBCO8 இன் முதன்மை PV பண்புகளை மறைக்கிறது. YBa2Cu3O6.96 (YBCO) பீங்கானில் 50 முதல் 300 K (Tc ~ 90 K) வரை நீல-லேசர் (λ = 450 nm) வெளிச்சத்தால் தூண்டப்பட்ட குறிப்பிடத்தக்க ஒளிக்கடத்தி விளைவை இங்கே நாங்கள் தெரிவிக்கிறோம். PV விளைவு YBCO இன் மீக்கடத்துத்திறன் மற்றும் YBCO-உலோக மின்முனை இடைமுகத்தின் தன்மையுடன் நேரடியாக தொடர்புடையது என்பதைக் காட்டுகிறோம். YBCO மீக்கடத்தும் கட்டத்திலிருந்து மின்தடை நிலைக்கு மாறும்போது திறந்த சுற்று மின்னழுத்தம் Voc மற்றும் குறுகிய சுற்று மின்னோட்டம் Isc க்கு ஒரு துருவமுனைப்பு தலைகீழ் உள்ளது. மீக்கடத்தும்-சாதாரண உலோக இடைமுகத்தில் ஒரு மின் ஆற்றல் இருப்பதாக முன்மொழியப்பட்டது, இது புகைப்படத்தால் தூண்டப்பட்ட எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகளுக்கான பிரிப்பு விசையை வழங்குகிறது. YBCO மீக்கடத்தும் போது இந்த இடைமுக ஆற்றல் YBCO இலிருந்து உலோக மின்முனைக்கு இயக்குகிறது மற்றும் மாதிரி மீக்கடத்தும் அல்லாததாக மாறும்போது எதிர் திசைக்கு மாறுகிறது. YBCO மீக்கடத்தும் செய்யும்போது உலோக-மீக்கடத்தும் இடைமுகத்தில் உள்ள அருகாமை விளைவுடன் ஆற்றலின் தோற்றம் இயற்கையாகவே தொடர்புடையதாக இருக்கலாம், மேலும் அதன் மதிப்பு 50 K இல் 502 mW/cm2 லேசர் தீவிரத்துடன் ~10−8 mV என மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. சாதாரண நிலையில் உள்ள p-வகை பொருள் YBCO ஐ n-வகை பொருள் Ag-பேஸ்டுடன் இணைப்பது, பெரும்பாலும், அதிக வெப்பநிலையில் YBCO மட்பாண்டங்களின் PV நடத்தைக்கு காரணமான ஒரு அரை-pn சந்திப்பை உருவாக்குகிறது. எங்கள் அவதானிப்புகள் உயர் வெப்பநிலை மீக்கடத்தும் YBCO மட்பாண்டங்களில் PV விளைவின் தோற்றம் குறித்து மேலும் வெளிச்சம் போட்டுக் காட்டுகின்றன, மேலும் வேகமான செயலற்ற ஒளி கண்டறிதல் போன்ற ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் சாதனங்களில் அதன் பயன்பாட்டிற்கு வழி வகுக்கின்றன.
படம் 1a–c, 50 K இல் YBCO பீங்கான் மாதிரியின் IV பண்புகள் காட்டுகின்றன. ஒளி வெளிச்சம் இல்லாமல், மாதிரி முழுவதும் மின்னழுத்தம் மாறிவரும் மின்னோட்டத்துடன் பூஜ்ஜியமாகவே உள்ளது, ஒரு மீக்கடத்தும் பொருளிலிருந்து எதிர்பார்க்கலாம். லேசர் கற்றை கேத்தோடில் செலுத்தப்படும்போது வெளிப்படையான ஒளிமின்னழுத்த விளைவு தோன்றும் (படம் 1a): I-அச்சுக்கு இணையான IV வளைவுகள் அதிகரிக்கும் லேசர் தீவிரத்துடன் கீழ்நோக்கி நகரும். எந்த மின்னோட்டமும் இல்லாமல் கூட எதிர்மறையான புகைப்படத்தால் தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தம் இருப்பது தெளிவாகிறது (பெரும்பாலும் திறந்த சுற்று மின்னழுத்தம் Voc என்று அழைக்கப்படுகிறது). IV வளைவின் பூஜ்ஜிய சாய்வு, மாதிரி இன்னும் லேசர் வெளிச்சத்தின் கீழ் மீக்கடத்தும் என்பதைக் குறிக்கிறது.
(a–c) மற்றும் 300 K (e–g). வெற்றிடத்தில் மின்னோட்டத்தை −10 mA இலிருந்து +10 mA வரை துடைப்பதன் மூலம் V(I) இன் மதிப்புகள் பெறப்பட்டன. தெளிவுக்காக சோதனைத் தரவின் ஒரு பகுதி மட்டுமே வழங்கப்படுகிறது. a, கேத்தோடில் (i) நிலைநிறுத்தப்பட்ட லேசர் புள்ளியுடன் அளவிடப்படும் YBCO இன் மின்னோட்ட-மின்னழுத்த பண்புகள். அனைத்து IV வளைவுகளும் கிடைமட்ட நேர்கோடுகளாகும், இது மாதிரி இன்னும் லேசர் கதிர்வீச்சுடன் மீக்கடத்தும் என்பதைக் குறிக்கிறது. லேசர் தீவிரம் அதிகரிப்பதன் மூலம் வளைவு கீழே நகர்கிறது, இது பூஜ்ஜிய மின்னோட்டத்துடன் கூட இரண்டு மின்னழுத்த லீட்களுக்கு இடையில் எதிர்மறை ஆற்றல் (Voc) இருப்பதைக் குறிக்கிறது. லேசர் மாதிரியின் மையத்தில் ஈதர் 50 K (b) அல்லது 300 K (f) இல் இயக்கப்படும் போது IV வளைவுகள் மாறாமல் இருக்கும். அனோட் ஒளிரும்போது கிடைமட்ட கோடு மேலே நகரும் (c). 50 K இல் உலோக-மீக்கடத்தி சந்திப்பின் திட்ட மாதிரி d இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. கேத்தோட் மற்றும் அனோடில் சுட்டிக்காட்டப்பட்ட லேசர் கற்றையுடன் அளவிடப்படும் 300 K இல் உள்ள சாதாரண நிலை YBCO இன் மின்னோட்ட-மின்னழுத்த பண்புகள் முறையே e மற்றும் g இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன. 50 K இல் உள்ள முடிவுகளுக்கு மாறாக, நேர் கோடுகளின் பூஜ்ஜியமற்ற சாய்வு YBCO இயல்பான நிலையில் இருப்பதைக் குறிக்கிறது; Voc இன் மதிப்புகள் எதிர் திசையில் ஒளி தீவிரத்துடன் மாறுபடும், இது வேறுபட்ட மின்னூட்டப் பிரிப்பு பொறிமுறையைக் குறிக்கிறது. 300 K இல் ஒரு சாத்தியமான இடைமுக அமைப்பு hj இல் சித்தரிக்கப்பட்டுள்ளது லீட்களுடன் மாதிரியின் உண்மையான படம்.
மீக்கடத்தி நிலையில் உள்ள ஆக்ஸிஜன் நிறைந்த YBCO, அதன் மிகச் சிறிய ஆற்றல் இடைவெளி (எ.கா.) 9,10 காரணமாக சூரிய ஒளியின் முழு நிறமாலையையும் உறிஞ்ச முடியும், இதன் மூலம் எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகள் (e–h) உருவாக்கப்படுகின்றன. ஃபோட்டான்களை உறிஞ்சுவதன் மூலம் ஒரு திறந்த சுற்று மின்னழுத்த Voc ஐ உருவாக்க, மறுசீரமைப்பு நிகழும் முன் புகைப்படத்தால் உருவாக்கப்பட்ட eh ஜோடிகளை இடஞ்சார்ந்த முறையில் பிரிக்க வேண்டியது அவசியம்18. படம் 1i இல் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளபடி கேத்தோடு மற்றும் அனோடைப் பொறுத்து எதிர்மறை Voc, உலோக-மீள் கடத்தி இடைமுகத்தில் ஒரு மின் ஆற்றல் இருப்பதைக் குறிக்கிறது, இது எலக்ட்ரான்களை அனோடிற்கும், துளைகளை கேத்தோடுக்கும் கொண்டு செல்கிறது. இதுபோன்றால், மீக்கடத்தியிலிருந்து அனோடில் உள்ள உலோக மின்முனைக்கு சுட்டிக்காட்டும் ஒரு ஆற்றல் இருக்க வேண்டும். இதன் விளைவாக, அனோடிற்கு அருகிலுள்ள மாதிரி பகுதி ஒளிரப்பட்டால் நேர்மறை Voc பெறப்படும். மேலும், லேசர் புள்ளி மின்முனைகளிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ள பகுதிகளுக்கு சுட்டிக்காட்டப்படும்போது புகைப்படத்தால் தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தங்கள் எதுவும் இருக்கக்கூடாது. படம் 1b,c இல் காணக்கூடியது போல இது நிச்சயமாகவே நிகழ்கிறது!.
ஒளிப்புள்ளியானது கேத்தோடு மின்முனையிலிருந்து மாதிரியின் மையத்திற்கு நகரும்போது (இடைமுகங்களிலிருந்து சுமார் 1.25 மிமீ இடைவெளி), அதிகபட்ச மதிப்புக்கு லேசர் தீவிரத்தை அதிகரிப்பதன் மூலம் IV வளைவுகளின் மாறுபாடு மற்றும் Voc இல்லாததைக் காண முடியாது (படம் 1b). இயற்கையாகவே, இந்த முடிவை புகைப்படத்தால் தூண்டப்பட்ட கேரியர்களின் வரையறுக்கப்பட்ட ஆயுட்காலம் மற்றும் மாதிரியில் பிரிப்பு விசை இல்லாதது ஆகியவற்றால் கூறலாம். மாதிரி ஒளிரும் போதெல்லாம் எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகளை உருவாக்க முடியும், ஆனால் பெரும்பாலான e–h ஜோடிகள் அழிக்கப்படும் மற்றும் லேசர் புள்ளி எந்த மின்முனைகளிலிருந்தும் வெகு தொலைவில் உள்ள பகுதிகளில் விழுந்தால் எந்த ஒளிமின்னழுத்த விளைவும் காணப்படாது. லேசர் புள்ளியை அனோட் மின்முனைகளுக்கு நகர்த்தும்போது, I-அச்சுக்கு இணையான IV வளைவுகள் அதிகரிக்கும் லேசர் தீவிரத்துடன் மேல்நோக்கி நகரும் (படம் 1c). அனோடில் உள்ள உலோக-சூப்பர் கண்டக்டர் சந்திப்பில் இதேபோன்ற உள்ளமைக்கப்பட்ட மின் புலம் உள்ளது. இருப்பினும், இந்த முறை உலோக மின்முனை சோதனை அமைப்பின் நேர்மறை ஈயத்துடன் இணைகிறது. லேசரால் உற்பத்தி செய்யப்படும் துளைகள் அனோட் ஈயத்திற்கு தள்ளப்படுகின்றன, இதனால் நேர்மறை Voc காணப்படுகிறது. இங்கு வழங்கப்பட்ட முடிவுகள், மீக்கடத்தியிலிருந்து உலோக மின்முனையை நோக்கிச் செல்லும் இடைமுக ஆற்றல் உண்மையில் உள்ளது என்பதற்கான வலுவான சான்றுகளை வழங்குகின்றன.
300 K இல் YBa2Cu3O6.96 மட்பாண்டங்களில் ஒளிமின்னழுத்த விளைவு படம் 1e–g இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. ஒளி வெளிச்சம் இல்லாமல், மாதிரியின் IV வளைவு தோற்றப் பாதையைக் கடக்கும் ஒரு நேர் கோடாகும். இந்த நேர் கோடு அசல் ஒன்றிற்கு இணையாக மேல்நோக்கி நகர்கிறது, மேலும் கேத்தோடு லீட்களில் அதிகரிக்கும் லேசர் தீவிரம் கதிர்வீச்சு செய்யப்படுகிறது (படம் 1e). ஒரு ஒளிமின்னழுத்த சாதனத்திற்கு இரண்டு வரம்புக்குட்பட்ட வழக்குகள் உள்ளன. V = 0 ஆக இருக்கும்போது குறுகிய சுற்று நிலை ஏற்படுகிறது. இந்த வழக்கில் மின்னோட்டம் குறுகிய சுற்று மின்னோட்டம் (Isc) என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. இரண்டாவது வரம்புக்குட்பட்ட வழக்கு திறந்த சுற்று நிலை (Voc) ஆகும், இது R→∞ அல்லது மின்னோட்டம் பூஜ்ஜியமாக இருக்கும்போது நிகழ்கிறது. படம் 1e, 50 K இல் பெறப்பட்ட முடிவுக்கு மாறாக, Voc நேர்மறையாகவும், அதிகரிக்கும் ஒளி தீவிரத்துடன் அதிகரிக்கிறது என்பதையும் தெளிவாகக் காட்டுகிறது; அதே நேரத்தில் எதிர்மறை Isc ஒளி வெளிச்சத்துடன் அளவில் அதிகரிப்பதைக் காணலாம், இது சாதாரண சூரிய மின்கலங்களின் வழக்கமான நடத்தை.
இதேபோல், லேசர் கற்றை மின்முனைகளிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ள பகுதிகளில் சுட்டிக்காட்டப்படும்போது, V(I) வளைவு லேசர் தீவிரத்திலிருந்து சுயாதீனமாக இருக்கும், மேலும் எந்த ஒளிமின்னழுத்த விளைவும் தோன்றாது (படம் 1f). 50 K இல் அளவீட்டைப் போலவே, அனோட் மின்முனை கதிர்வீச்சு செய்யப்படுவதால் IV வளைவுகள் எதிர் திசைக்கு நகரும் (படம் 1g). மாதிரியின் வெவ்வேறு நிலைகளில் லேசர் கதிர்வீச்சு செய்யப்பட்டு 300 K இல் இந்த YBCO-Ag பேஸ்ட் அமைப்புக்கு பெறப்பட்ட இந்த முடிவுகள் அனைத்தும் 50 K இல் காணப்பட்டதற்கு எதிரான இடைமுக ஆற்றலுடன் ஒத்துப்போகின்றன.
பெரும்பாலான எலக்ட்ரான்கள், மீக்கடத்தி YBCO-வில் அதன் நிலைமாற்ற வெப்பநிலை Tc-க்குக் கீழே கூப்பர் ஜோடிகளில் ஒடுங்குகின்றன. உலோக மின்முனையில் இருக்கும்போது, அனைத்து எலக்ட்ரான்களும் ஒற்றை வடிவத்தில் இருக்கும். உலோக-மீக்கடத்தி இடைமுகத்தின் அருகே உள்ள ஒற்றை எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் கூப்பர் ஜோடிகள் இரண்டிற்கும் ஒரு பெரிய அடர்த்தி சாய்வு உள்ளது. உலோகப் பொருளில் உள்ள பெரும்பான்மை-கேரியர் ஒற்றை எலக்ட்ரான்கள் மீக்கடத்தி பகுதியில் பரவும், அதேசமயம் YBCO பகுதியில் உள்ள பெரும்பான்மை-கேரியர் கூப்பர்-ஜோடிகள் உலோகப் பகுதியில் பரவும். கூப்பர் ஜோடிகள் அதிக மின்னூட்டங்களைச் சுமந்து, ஒற்றை எலக்ட்ரான்களை விட அதிக இயக்கத்தைக் கொண்டிருப்பதால், நேர்மறை மின்னூட்டப்பட்ட அணுக்கள் பின்தங்கியுள்ளன, இதன் விளைவாக விண்வெளி மின்னூட்டப் பகுதியில் ஒரு மின்சார புலம் ஏற்படுகிறது. இந்த மின்சார புலத்தின் திசை திட்ட வரைபடத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது படம் 1d. விண்வெளி மின்னூட்டப் பகுதிக்கு அருகிலுள்ள நிகழ்வு ஃபோட்டான் வெளிச்சம் eh ஜோடிகளை உருவாக்கலாம், அவை பிரிக்கப்பட்டு, தலைகீழ்-சார்பு திசையில் ஒரு ஒளி மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகின்றன. எலக்ட்ரான்கள் உள்ளமைக்கப்பட்ட மின் புலத்திலிருந்து வெளியேறியவுடன், அவை ஜோடிகளாக ஒடுக்கப்பட்டு, எதிர்ப்பு இல்லாமல் மற்ற மின்முனைக்கு பாய்கின்றன. இந்த நிகழ்வில், Voc முன்னரே அமைக்கப்பட்ட துருவமுனைப்புக்கு எதிரானது மற்றும் லேசர் கற்றை எதிர்மறை மின்முனையைச் சுற்றியுள்ள பகுதியை சுட்டிக்காட்டும்போது எதிர்மறை மதிப்பைக் காட்டுகிறது. Voc இன் மதிப்பிலிருந்து, இடைமுகம் முழுவதும் உள்ள ஆற்றலை மதிப்பிடலாம்: இரண்டு மின்னழுத்த லீட்களுக்கு இடையிலான தூரம் d ~5 × 10−3 மீ, உலோக-மீட்டர் கண்டக்டர் இடைமுகத்தின் தடிமன், di, YBCO மீட்டர் கண்டக்டரின் ஒத்திசைவு நீளத்தின் அதே அளவு வரிசையில் இருக்க வேண்டும் (~1 nm)19,20, Voc = 0.03 mV மதிப்பை எடுத்துக் கொள்ளுங்கள், உலோக-மீட்டர் கண்டக்டர் இடைமுகத்தில் உள்ள சாத்தியமான Vms 50 K இல் 502 mW/cm2 லேசர் தீவிரத்துடன் ~10−11 V ஆக மதிப்பிடப்படுகிறது, சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி,
புகைப்படத்தால் தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தத்தை புகைப்பட வெப்ப விளைவு மூலம் விளக்க முடியாது என்பதை இங்கே வலியுறுத்த விரும்புகிறோம். மீக்கடத்தி YBCO இன் சீபெக் குணகம் Ss = 021 என்பது சோதனை ரீதியாக நிறுவப்பட்டுள்ளது. செப்பு ஈய கம்பிகளுக்கான சீபெக் குணகம் SCu = 0.34–1.15 μV/K3 வரம்பில் உள்ளது. லேசர் இடத்தில் உள்ள செப்பு கம்பியின் வெப்பநிலையை 50 K இல் அதிகபட்ச லேசர் தீவிரத்துடன் 0.06 K என்ற சிறிய அளவு உயர்த்தலாம். இது 6.9 × 10−8 V இன் வெப்ப மின் ஆற்றலை உருவாக்கக்கூடும், இது படம் 1 (a) இல் பெறப்பட்ட Voc ஐ விட மூன்று ஆர்டர்கள் சிறியது. சோதனை முடிவுகளை விளக்க வெப்ப மின் விளைவு மிகவும் சிறியது என்பது தெளிவாகிறது. உண்மையில், லேசர் கதிர்வீச்சு காரணமாக ஏற்படும் வெப்பநிலை மாறுபாடு ஒரு நிமிடத்திற்கும் குறைவான நேரத்தில் மறைந்துவிடும், இதனால் வெப்ப விளைவின் பங்களிப்பை பாதுகாப்பாக புறக்கணிக்க முடியும்.
அறை வெப்பநிலையில் YBCO இன் இந்த ஒளிமின்னழுத்த விளைவு இங்கு வேறுபட்ட மின்னூட்டப் பிரிப்பு பொறிமுறையை உள்ளடக்கியது என்பதை வெளிப்படுத்துகிறது. சாதாரண நிலையில் YBCO ஐ மீக்கடத்தும் ஒரு p-வகைப் பொருளாகும், இது துளைகளை சார்ஜ் கேரியராகக் கொண்டுள்ளது22,23, அதே நேரத்தில் உலோக Ag-பேஸ்ட் ஒரு n-வகைப் பொருளின் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. pn சந்திப்புகளைப் போலவே, வெள்ளி பேஸ்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் பரவல் மற்றும் YBCO பீங்கானில் உள்ள துளைகள் இடைமுகத்தில் YBCO பீங்கானை சுட்டிக்காட்டும் ஒரு உள் மின் புலத்தை உருவாக்கும் (படம் 1h). படம் 1e இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அறை வெப்பநிலையில் YBCO-Ag பேஸ்ட் அமைப்புக்கு பிரிப்பு விசையை வழங்குவதும் நேர்மறை Voc மற்றும் எதிர்மறை Isc க்கு வழிவகுக்கும் இந்த உள் புலம்தான். மாற்றாக, Ag-YBCO ஒரு p-வகை ஷாட்கி சந்திப்பை உருவாக்கலாம், இது மேலே வழங்கப்பட்ட மாதிரியில் உள்ள அதே துருவமுனைப்புடன் இடைமுக ஆற்றலுக்கும் வழிவகுக்கிறது24.
YBCO இன் மீக்கடத்து மாற்றத்தின் போது ஒளிமின்னழுத்த பண்புகளின் விரிவான பரிணாம செயல்முறையை ஆராய, 80 K இல் உள்ள மாதிரியின் IV வளைவுகள், கேத்தோடு மின்முனையில் ஒளிரும் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட லேசர் தீவிரங்களுடன் அளவிடப்பட்டன (படம் 2). லேசர் கதிர்வீச்சு இல்லாமல், மாதிரி முழுவதும் மின்னழுத்தம் மின்னோட்டத்தைப் பொருட்படுத்தாமல் பூஜ்ஜியத்தில் உள்ளது, இது 80 K இல் மாதிரியின் மீக்கடத்து நிலையைக் குறிக்கிறது (படம் 2a). 50 K இல் பெறப்பட்ட தரவைப் போலவே, I-அச்சுக்கு இணையான IV வளைவுகள் ஒரு முக்கிய மதிப்பு Pc ஐ அடையும் வரை அதிகரிக்கும் லேசர் தீவிரத்துடன் கீழ்நோக்கி நகரும். இந்த முக்கியமான லேசர் தீவிரத்திற்கு (Pc) மேலே, மீக்கடத்து ஒரு மீக்கடத்து கட்டத்திலிருந்து ஒரு எதிர்ப்பு கட்டத்திற்கு மாறுகிறது; மீக்கடத்தும் எதிர்ப்பின் தோற்றத்தால் மின்னழுத்தம் மின்னோட்டத்துடன் அதிகரிக்கத் தொடங்குகிறது. இதன் விளைவாக, IV வளைவு I-அச்சு மற்றும் V-அச்சுடன் வெட்டத் தொடங்குகிறது, இது முதலில் எதிர்மறை Voc மற்றும் நேர்மறை Isc க்கு வழிவகுக்கிறது. இப்போது மாதிரி ஒரு சிறப்பு நிலையில் இருப்பதாகத் தெரிகிறது, இதில் Voc மற்றும் Isc இன் துருவமுனைப்பு ஒளி தீவிரத்திற்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்டது; ஒளி தீவிரத்தில் மிகக் குறைந்த அதிகரிப்புடன், Isc நேர்மறையிலிருந்து எதிர்மறையாகவும், Voc எதிர்மறையிலிருந்து நேர்மறை மதிப்பாகவும் மாற்றப்பட்டு, மூலத்தைக் கடந்து செல்கிறது (ஒளிமின்னழுத்த பண்புகளின் அதிக உணர்திறன், குறிப்பாக Isc இன் மதிப்பு, ஒளி வெளிச்சத்திற்கு படம் 2b இல் இன்னும் தெளிவாகக் காணப்படுகிறது). கிடைக்கக்கூடிய மிக உயர்ந்த லேசர் தீவிரத்தில், IV வளைவுகள் ஒன்றுக்கொன்று இணையாக இருக்க விரும்புகின்றன, இது YBCO மாதிரியின் இயல்பான நிலையைக் குறிக்கிறது.
லேசர் புள்ளி மையம் கேத்தோடு மின்முனைகளைச் சுற்றி நிலைநிறுத்தப்பட்டுள்ளது (படம் 1i ஐப் பார்க்கவும்). a, வெவ்வேறு லேசர் தீவிரங்களுடன் கதிர்வீச்சு செய்யப்பட்ட YBCO இன் IV வளைவுகள். b (மேல்), திறந்த சுற்று மின்னழுத்த Voc இன் லேசர் தீவிர சார்பு மற்றும் குறுகிய சுற்று மின்னோட்டம் Isc. மாதிரி மீக்கடத்தும் நிலையில் இருக்கும்போது IV வளைவுகள் I-அச்சுக்கு இணையாக இருப்பதால், குறைந்த ஒளி தீவிரத்தில் (< 110 mW/cm2) Isc மதிப்புகளைப் பெற முடியாது. b (கீழே), லேசர் தீவிரத்தின் செயல்பாடாக வேறுபட்ட எதிர்ப்பு.
80 K இல் Voc மற்றும் Isc இன் லேசர் தீவிர சார்பு படம் 2b (மேலே) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. ஒளி தீவிரத்தின் மூன்று பகுதிகளில் ஒளிமின்னழுத்த பண்புகளைப் பற்றி விவாதிக்கலாம். முதல் பகுதி 0 மற்றும் Pc க்கு இடையில் உள்ளது, இதில் YBCO மீக்கடத்தும் தன்மை கொண்டது, Voc எதிர்மறையானது மற்றும் ஒளி தீவிரத்துடன் குறைகிறது (முழுமையான மதிப்பு அதிகரிக்கிறது) மற்றும் Pc இல் குறைந்தபட்சத்தை அடைகிறது. இரண்டாவது பகுதி Pc இலிருந்து மற்றொரு முக்கிய தீவிரம் P0 ஆகும், இதில் Voc அதிகரிக்கிறது, அதே நேரத்தில் Isc அதிகரிக்கும் ஒளி தீவிரத்துடன் குறைகிறது மற்றும் P0 இல் இரண்டும் பூஜ்ஜியத்தை அடைகிறது. YBCO இன் இயல்பான நிலையை அடையும் வரை மூன்றாவது பகுதி P0 க்கு மேல் உள்ளது. Voc மற்றும் Isc இரண்டும் பகுதி 2 இல் உள்ளதைப் போலவே ஒளி தீவிரத்துடன் வேறுபடுகின்றன என்றாலும், அவை முக்கிய தீவிரம் P0 க்கு மேலே எதிர் துருவமுனைப்பைக் கொண்டுள்ளன. P0 இன் முக்கியத்துவம், ஒளிமின்னழுத்த விளைவு இல்லை என்பதிலும், இந்த குறிப்பிட்ட புள்ளியில் சார்ஜ் பிரிப்பு பொறிமுறையானது தர ரீதியாக மாறுவதிலும் உள்ளது. YBCO மாதிரி இந்த ஒளி தீவிர வரம்பில் மீக்கடத்தும் தன்மையற்றதாக மாறுகிறது, ஆனால் இன்னும் அடைய வேண்டிய சாதாரண நிலை.
தெளிவாக, அமைப்பின் ஒளிமின்னழுத்த பண்புகள் YBCO இன் மீக்கடத்துத்திறன் மற்றும் அதன் மீக்கடத்துத்திறன் மாற்றத்துடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையவை. YBCO இன் வேறுபட்ட எதிர்ப்பு, dV/dI, படம் 2b (கீழே) இல் லேசர் தீவிரத்தின் செயல்பாடாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது. முன்பு குறிப்பிட்டது போல, மீக்கடத்துத்திறனில் இருந்து உலோகத்திற்கு கூப்பர் ஜோடி பரவல் புள்ளிகள் காரணமாக இடைமுகத்தில் உள்ளமைக்கப்பட்ட மின்சார ஆற்றல். 50 K இல் காணப்பட்டதைப் போலவே, லேசர் தீவிரம் 0 இலிருந்து PC ஆக அதிகரிப்பதன் மூலம் ஒளிமின்னழுத்த விளைவு மேம்படுத்தப்படுகிறது. லேசர் தீவிரம் Pc க்கு சற்று மேலே உள்ள மதிப்பை அடையும் போது, IV வளைவு சாய்ந்து மாதிரியின் எதிர்ப்பு தோன்றத் தொடங்குகிறது, ஆனால் இடைமுக ஆற்றலின் துருவமுனைப்பு இன்னும் மாறவில்லை. மீக்கடத்துத்திறனில் ஒளியியல் தூண்டுதலின் விளைவு புலப்படும் அல்லது அருகிலுள்ள IR பகுதியில் ஆராயப்பட்டுள்ளது. கூப்பர் ஜோடிகளை உடைத்து மீக்கடத்துத்திறனை அழிப்பதே அடிப்படை செயல்முறை என்றாலும்25,26, சில சந்தர்ப்பங்களில் மீக்கடத்துத்திறன் மாற்றத்தை அதிகரிக்கலாம்27,28,29, மீக்கடத்துத்திறனின் புதிய கட்டங்கள் கூட தூண்டப்படலாம்30. Pc இல் மீக்கடத்துத்திறன் இல்லாததற்கு புகைப்படத்தால் தூண்டப்பட்ட ஜோடி முறிவு காரணமாக இருக்கலாம். P0 புள்ளியில், இடைமுகம் முழுவதும் உள்ள ஆற்றல் பூஜ்ஜியமாகிறது, இது இடைமுகத்தின் இருபுறமும் உள்ள மின்னூட்ட அடர்த்தி இந்த குறிப்பிட்ட ஒளி வெளிச்சத்தின் தீவிரத்தின் கீழ் ஒரே அளவை அடைகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. லேசர் தீவிரத்தில் மேலும் அதிகரிப்பு அதிக கூப்பர் ஜோடிகள் அழிக்கப்படுவதற்கு வழிவகுக்கிறது மற்றும் YBCO படிப்படியாக p-வகை பொருளாக மாற்றப்படுகிறது. எலக்ட்ரான் மற்றும் கூப்பர் ஜோடி பரவலுக்கு பதிலாக, இடைமுகத்தின் அம்சம் இப்போது எலக்ட்ரான் மற்றும் துளை பரவலால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, இது இடைமுகத்தில் மின் புலத்தின் துருவமுனைப்பு தலைகீழாக மாறுவதற்கும் அதன் விளைவாக நேர்மறை Voc (படம் 1d,h ஐ ஒப்பிடுக). மிக அதிக லேசர் தீவிரத்தில், YBCO இன் வேறுபட்ட எதிர்ப்பு சாதாரண நிலைக்கு ஒத்த மதிப்புக்கு நிறைவுற்றது மற்றும் Voc மற்றும் Isc இரண்டும் லேசர் தீவிரத்துடன் நேரியல் முறையில் மாறுபடும் (படம் 2b). இந்த அவதானிப்பு, சாதாரண நிலையில் உள்ள லேசர் கதிர்வீச்சு YBCO இனி அதன் எதிர்ப்பையும் மீக்கடத்து-உலோக இடைமுகத்தின் அம்சத்தையும் மாற்றாது, ஆனால் எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகளின் செறிவை மட்டுமே அதிகரிக்கும் என்பதை வெளிப்படுத்துகிறது.
ஒளிமின்னழுத்த பண்புகளில் வெப்பநிலையின் விளைவை ஆராய, உலோக-மீள் கடத்தி அமைப்பு 502 mW/cm2 தீவிரம் கொண்ட நீல லேசர் மூலம் கேத்தோடில் கதிர்வீச்சு செய்யப்பட்டது. 50 மற்றும் 300 K க்கு இடையில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட வெப்பநிலையில் பெறப்பட்ட IV வளைவுகள் படம் 3a இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன. திறந்த சுற்று மின்னழுத்தம் Voc, குறுகிய சுற்று மின்னோட்டம் Isc மற்றும் வேறுபட்ட எதிர்ப்பை இந்த IV வளைவுகளிலிருந்து பெறலாம் மற்றும் படம் 3b இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. ஒளி வெளிச்சம் இல்லாமல், வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளில் அளவிடப்படும் அனைத்து IV வளைவுகளும் எதிர்பார்த்தபடி தோற்றத்தை கடந்து செல்கின்றன (படம் 3a இன் செருகல்). ஒப்பீட்டளவில் வலுவான லேசர் கற்றை (502 mW/cm2) மூலம் அமைப்பு ஒளிரும்போது IV பண்புகள் அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் கடுமையாக மாறுகின்றன. குறைந்த வெப்பநிலையில் IV வளைவுகள் Voc இன் எதிர்மறை மதிப்புகளுடன் I-அச்சுக்கு இணையான நேர் கோடுகளாகும். இந்த வளைவு அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் மேல்நோக்கி நகர்கிறது மற்றும் படிப்படியாக ஒரு முக்கியமான வெப்பநிலை Tcp இல் பூஜ்ஜியமற்ற சாய்வுடன் ஒரு கோடாக மாறும் (படம் 3a (மேல்)). அனைத்து IV சிறப்பியல்பு வளைவுகளும் மூன்றாவது நாற்புறத்தில் ஒரு புள்ளியைச் சுற்றி சுழல்கின்றன. Voc எதிர்மறை மதிப்பிலிருந்து நேர்மறை மதிப்பிற்கு அதிகரிக்கிறது, அதே நேரத்தில் Isc நேர்மறை மதிப்பிலிருந்து எதிர்மறை மதிப்பிற்கு குறைகிறது. YBCO இன் அசல் மீக்கடத்தும் நிலைமாற்ற வெப்பநிலை Tc க்கு மேலே, IV வளைவு வெப்பநிலையுடன் மிகவும் வித்தியாசமாக மாறுகிறது (படம் 3a இன் கீழே). முதலாவதாக, IV வளைவுகளின் சுழற்சி மையம் முதல் கால்பகுதிக்கு நகர்கிறது. இரண்டாவதாக, Voc தொடர்ந்து குறைந்து கொண்டே செல்கிறது மற்றும் அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் Isc அதிகரிக்கிறது (படம் 3b இன் மேல்). மூன்றாவதாக, IV வளைவுகளின் சாய்வு வெப்பநிலையுடன் நேரியல் முறையில் அதிகரிக்கிறது, இதன் விளைவாக YBCO க்கான எதிர்ப்பு நேர்மறை வெப்பநிலை குணகம் ஏற்படுகிறது (படம் 3b இன் கீழே).
502 mW/cm2 லேசர் வெளிச்சத்தின் கீழ் YBCO-Ag பேஸ்ட் அமைப்பிற்கான ஒளிமின்னழுத்த பண்புகளின் வெப்பநிலை சார்பு.
லேசர் புள்ளி மையம் கேத்தோடு மின்முனைகளைச் சுற்றி நிலைநிறுத்தப்பட்டுள்ளது (படம் 1i ஐப் பார்க்கவும்). a, 50 முதல் 90 K (மேல்) வரை மற்றும் 100 முதல் 300 K (கீழ்) வரை முறையே 5 K மற்றும் 20 K வெப்பநிலை அதிகரிப்புடன் பெறப்பட்ட IV வளைவுகள். செருகப்பட்ட a இருட்டில் பல வெப்பநிலைகளில் IV பண்புகளைக் காட்டுகிறது. அனைத்து வளைவுகளும் தொடக்கப் புள்ளியைக் கடக்கின்றன. b, திறந்த சுற்று மின்னழுத்தம் Voc மற்றும் குறுகிய சுற்று மின்னோட்டம் Isc (மேல்) மற்றும் வெப்பநிலையின் செயல்பாடாக YBCO (கீழ்) இன் வேறுபட்ட எதிர்ப்பு, dV/dI. பூஜ்ஜிய எதிர்ப்பு மீக்கடத்து மாற்றம் வெப்பநிலை Tcp Tc0 க்கு மிக அருகில் இருப்பதால் வழங்கப்படவில்லை.
படம் 3b இலிருந்து மூன்று முக்கியமான வெப்பநிலைகளை அடையாளம் காணலாம்: Tcp, அதற்கு மேல் YBCO மீக்கடத்தும் தன்மையற்றதாக மாறும்; Tc0, இதில் Voc மற்றும் Isc இரண்டும் பூஜ்ஜியமாக மாறும் மற்றும் Tc, லேசர் கதிர்வீச்சு இல்லாமல் YBCO இன் அசல் தொடக்க மீக்கடத்தும் நிலைமாற்ற வெப்பநிலை. Tcp ~ 55 K க்கு கீழே, லேசர் கதிர்வீச்சு செய்யப்பட்ட YBCO, கூப்பர் ஜோடிகளின் ஒப்பீட்டளவில் அதிக செறிவுடன் மீக்கடத்தும் நிலையில் உள்ளது. லேசர் கதிர்வீச்சின் விளைவு, ஒளிமின்னழுத்த மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டத்தை உருவாக்குவதோடு கூடுதலாக கூப்பர் ஜோடி செறிவைக் குறைப்பதன் மூலம் பூஜ்ஜிய எதிர்ப்பு மீக்கடத்தும் நிலைமாற்ற வெப்பநிலையை 89 K இலிருந்து ~55 K ஆகக் குறைப்பதாகும் (படம் 3b இன் கீழே). அதிகரிக்கும் வெப்பநிலை கூப்பர் ஜோடிகளை உடைத்து இடைமுகத்தில் குறைந்த ஆற்றலுக்கு வழிவகுக்கிறது. இதன் விளைவாக, Voc இன் முழுமையான மதிப்பு சிறியதாக மாறும், இருப்பினும் லேசர் வெளிச்சத்தின் அதே தீவிரம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. வெப்பநிலையில் மேலும் அதிகரிப்புடன் இடைமுக ஆற்றல் சிறியதாகவும் சிறியதாகவும் மாறும் மற்றும் Tc0 இல் பூஜ்ஜியத்தை அடைகிறது. இந்த சிறப்புப் புள்ளியில் ஒளிக்கடத்து விளைவு இல்லை, ஏனெனில் புகைப்படத்தால் தூண்டப்பட்ட எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகளைப் பிரிக்க உள் புலம் இல்லை. Ag பேஸ்டில் உள்ள இலவச மின்னூட்ட அடர்த்தி YBCO இல் உள்ளதை விட அதிகமாக இருப்பதால், இந்த முக்கியமான வெப்பநிலைக்கு மேலே ஆற்றலின் துருவமுனைப்பு தலைகீழ் ஏற்படுகிறது, இது படிப்படியாக p-வகை பொருளுக்கு மாற்றப்படுகிறது. மாற்றத்திற்கான காரணத்தைப் பொருட்படுத்தாமல், பூஜ்ஜிய எதிர்ப்பு மீக்கடத்து மாற்றத்திற்குப் பிறகு Voc மற்றும் Isc இன் துருவமுனைப்பு தலைகீழ் உடனடியாக நிகழ்கிறது என்பதை இங்கே வலியுறுத்த விரும்புகிறோம். இந்த அவதானிப்பு, முதல் முறையாக, மீக்கடத்துத்திறன் மற்றும் உலோக-மீக்கடத்து இடைமுக ஆற்றலுடன் தொடர்புடைய ஒளிமின்னழுத்த விளைவுகளுக்கு இடையிலான தொடர்பை தெளிவாக வெளிப்படுத்துகிறது. மீக்கடத்து-சாதாரண உலோக இடைமுகத்தில் இந்த ஆற்றலின் தன்மை கடந்த பல தசாப்தங்களாக ஒரு ஆராய்ச்சி மையமாக இருந்து வருகிறது, ஆனால் இன்னும் பல கேள்விகள் பதிலளிக்க காத்திருக்கின்றன. ஒளிமின்னழுத்த விளைவை அளவிடுவது இந்த முக்கியமான ஆற்றலின் விவரங்களை (அதன் வலிமை மற்றும் துருவமுனைப்பு போன்றவை) ஆராய்வதற்கு ஒரு பயனுள்ள முறையாக நிரூபிக்கப்படலாம், எனவே அதிக வெப்பநிலை மீக்கடத்து அருகாமை விளைவை வெளிச்சம் போட்டுக் காட்டுகிறது.
Tc0 இலிருந்து Tc வரை வெப்பநிலை மேலும் அதிகரிப்பது கூப்பர் ஜோடிகளின் செறிவு குறைவதற்கும் இடைமுக ஆற்றலில் அதிகரிப்புக்கும் அதன் விளைவாக பெரிய Voc க்கும் வழிவகுக்கிறது. Tc இல் கூப்பர் ஜோடி செறிவு பூஜ்ஜியமாகிறது மற்றும் இடைமுகத்தில் உள்ளமைக்கப்பட்ட ஆற்றல் அதிகபட்சத்தை அடைகிறது, இதன் விளைவாக அதிகபட்ச Voc மற்றும் குறைந்தபட்ச Isc ஏற்படுகிறது. இந்த வெப்பநிலை வரம்பில் Voc மற்றும் Isc (முழுமையான மதிப்பு) ஆகியவற்றின் விரைவான அதிகரிப்பு மீக்கடத்து மாற்றத்திற்கு ஒத்திருக்கிறது, இது 502 mW/cm2 தீவிரத்தின் லேசர் கதிர்வீச்சினால் ΔT ~ 3 K இலிருந்து ~34 K ஆக விரிவடைகிறது (படம் 3b). Tc க்கு மேலே உள்ள சாதாரண நிலைகளில், திறந்த சுற்று மின்னழுத்தம் Voc வெப்பநிலையுடன் குறைகிறது (படம் 3b இன் மேல்), pn சந்திப்புகளின் அடிப்படையில் சாதாரண சூரிய மின்கலங்களுக்கான Voc இன் நேரியல் நடத்தையைப் போலவே 31,32,33. லேசர் தீவிரத்தை பெரிதும் சார்ந்துள்ள வெப்பநிலையுடன் கூடிய Voc இன் மாற்ற விகிதம் (−dVoc/dT) சாதாரண சூரிய மின்கலங்களை விட மிகக் குறைவாக இருந்தாலும், YBCO-Ag சந்திக்கான Voc இன் வெப்பநிலை குணகம் சூரிய மின்கலங்களின் அளவைப் போலவே அதே அளவைக் கொண்டுள்ளது. ஒரு சாதாரண சூரிய மின்கல சாதனத்திற்கான pn சந்திப்பின் கசிவு மின்னோட்டம் அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் அதிகரிக்கிறது, இது வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது Voc குறைவதற்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த Ag-சூப்பர் கண்டக்டர் அமைப்பிற்காகக் காணப்பட்ட நேரியல் IV வளைவுகள், முதலில் மிகச் சிறிய இடைமுக ஆற்றல் மற்றும் இரண்டாவதாக இரண்டு ஹெட்டோரோஜங்ஷன்களின் தொடர்ச்சியான இணைப்பு காரணமாக, கசிவு மின்னோட்டத்தை தீர்மானிப்பதை கடினமாக்குகிறது. இருப்பினும், கசிவு மின்னோட்டத்தின் அதே வெப்பநிலை சார்பு நமது பரிசோதனையில் காணப்பட்ட Voc நடத்தைக்கு காரணமாக இருக்கலாம். வரையறையின்படி, மொத்த மின்னழுத்தம் பூஜ்ஜியமாக இருக்க Voc ஐ ஈடுசெய்ய எதிர்மறை மின்னழுத்தத்தை உருவாக்க Isc தேவைப்படும் மின்னோட்டமாகும். வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது, எதிர்மறை மின்னழுத்தத்தை உருவாக்க குறைந்த மின்னோட்டம் தேவைப்படும் வகையில் Voc சிறியதாகிறது. மேலும், YBCO இன் எதிர்ப்பு Tc க்கு மேல் வெப்பநிலையுடன் நேர்கோட்டில் அதிகரிக்கிறது (படம் 3b இன் கீழே), இது அதிக வெப்பநிலையில் Isc இன் சிறிய முழுமையான மதிப்புக்கும் பங்களிக்கிறது.
படம் 2,3 இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ள முடிவுகள், கேத்தோடு மின்முனைகளைச் சுற்றியுள்ள பகுதியில் லேசர் கதிர்வீச்சு மூலம் பெறப்படுகின்றன என்பதைக் கவனியுங்கள். அனோடில் நிலைநிறுத்தப்பட்ட லேசர் புள்ளியுடன் அளவீடுகள் மீண்டும் மீண்டும் செய்யப்பட்டுள்ளன, மேலும் இதேபோன்ற IV பண்புகள் மற்றும் ஒளிமின்னழுத்த பண்புகள் காணப்படுகின்றன, ஆனால் இந்த விஷயத்தில் Voc மற்றும் Isc இன் துருவமுனைப்பு தலைகீழாக மாற்றப்பட்டுள்ளது. இந்தத் தரவுகள் அனைத்தும் ஒளிமின்னழுத்த விளைவுக்கான ஒரு பொறிமுறைக்கு இட்டுச் செல்கின்றன, இது மீக்கடத்தி-உலோக இடைமுகத்துடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையது.
சுருக்கமாக, லேசர் கதிர்வீச்சு செய்யப்பட்ட மீக்கடத்தும் YBCO-Ag பேஸ்ட் அமைப்பின் IV பண்புகள் வெப்பநிலை மற்றும் லேசர் தீவிரத்தின் செயல்பாடுகளாக அளவிடப்பட்டுள்ளன. 50 முதல் 300 K வரையிலான வெப்பநிலை வரம்பில் குறிப்பிடத்தக்க ஒளிமின்னழுத்த விளைவு காணப்பட்டது. YBCO மட்பாண்டங்களின் மீக்கடத்துத்தன்மையுடன் ஒளிமின்னழுத்த பண்புகள் வலுவாக தொடர்புடையதாகக் கண்டறியப்பட்டுள்ளது. புகைப்படத்தால் தூண்டப்பட்ட மீக்கடத்தும் மீக்கடத்தும் அல்லாத மாற்றத்திற்குப் பிறகு Voc மற்றும் Isc இன் துருவமுனைப்பு தலைகீழ் உடனடியாக நிகழ்கிறது. நிலையான லேசர் தீவிரத்தில் அளவிடப்படும் Voc மற்றும் Isc இன் வெப்பநிலை சார்பு, மாதிரி எதிர்ப்பாக மாறும் ஒரு முக்கியமான வெப்பநிலையில் ஒரு தனித்துவமான துருவமுனைப்பு தலைகீழ் மாற்றத்தையும் காட்டுகிறது. மாதிரியின் வெவ்வேறு பகுதிக்கு லேசர் இடத்தைக் கண்டுபிடிப்பதன் மூலம், இடைமுகம் முழுவதும் ஒரு மின் ஆற்றல் இருப்பதைக் காட்டுகிறோம், இது புகைப்படத்தால் தூண்டப்பட்ட எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகளுக்கு பிரிப்பு சக்தியை வழங்குகிறது. YBCO மீக்கடத்தும் செய்யும் போது இந்த இடைமுக ஆற்றல் YBCO இலிருந்து உலோக மின்முனைக்கு இயக்குகிறது மற்றும் மாதிரி மீக்கடத்தும் அல்லாததாக மாறும்போது எதிர் திசைக்கு மாறுகிறது. YBCO மீக்கடத்தியாக இருக்கும்போது, உலோக-மீக்கடத்தி இடைமுகத்தில் உள்ள அருகாமை விளைவுடன் ஆற்றலின் தோற்றம் இயற்கையாகவே தொடர்புடையதாக இருக்கலாம், மேலும் இது 50 K இல் 502 mW/cm2 லேசர் தீவிரத்துடன் ~10−8 mV ஆக இருக்கும் என மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. n-வகை பொருள் Ag-paste உடன் இயல்பான நிலையில் உள்ள p-வகை பொருள் YBCO இன் தொடர்பு ஒரு குவாசி-பிஎன் சந்திப்பை உருவாக்குகிறது, இது அதிக வெப்பநிலையில் YBCO மட்பாண்டங்களின் ஒளிமின்னழுத்த நடத்தைக்கு காரணமாகும். மேற்கண்ட அவதானிப்புகள் உயர் வெப்பநிலை மீக்கடத்தி YBCO மட்பாண்டங்களில் PV விளைவை வெளிச்சம் போட்டுக் காட்டுகின்றன மற்றும் வேகமான செயலற்ற ஒளி கண்டறிதல் மற்றும் ஒற்றை ஃபோட்டான் கண்டறிதல் போன்ற ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் சாதனங்களில் புதிய பயன்பாடுகளுக்கு வழி வகுக்கின்றன.
ஒளிமின்னழுத்த விளைவு சோதனைகள் 0.52 மிமீ தடிமன் மற்றும் 8.64 × 2.26 மிமீ2 செவ்வக வடிவ YBCO பீங்கான் மாதிரியில் செய்யப்பட்டன, மேலும் 1.25 மிமீ ஆரம் கொண்ட லேசர் ஸ்பாட் அளவுடன் தொடர்ச்சியான அலை நீல-லேசர் (λ = 450 nm) மூலம் ஒளிரச் செய்யப்பட்டன. மெல்லிய படல மாதிரியை விட மொத்தமாகப் பயன்படுத்துவது, அடி மூலக்கூறின் சிக்கலான செல்வாக்கைச் சமாளிக்காமல் சூப்பர் கண்டக்டரின் ஒளிமின்னழுத்த பண்புகளை ஆய்வு செய்ய உதவுகிறது6,7. மேலும், மொத்தப் பொருள் அதன் எளிய தயாரிப்பு நடைமுறைக்கும் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த விலைக்கும் உகந்ததாக இருக்கும். செப்பு ஈய கம்பிகள் YBCO மாதிரியில் வெள்ளி பேஸ்டுடன் இணைக்கப்பட்டு, சுமார் 1 மிமீ விட்டம் கொண்ட நான்கு வட்ட மின்முனைகளை உருவாக்குகின்றன. இரண்டு மின்னழுத்த மின்முனைகளுக்கு இடையிலான தூரம் சுமார் 5 மிமீ ஆகும். மாதிரியின் IV பண்புகள் ஒரு குவார்ட்ஸ் படிக சாளரத்துடன் அதிர்வு மாதிரி காந்தமானியை (VersaLab, Quantum Design) பயன்படுத்தி அளவிடப்பட்டன. IV வளைவுகளைப் பெற நிலையான நான்கு கம்பி முறை பயன்படுத்தப்பட்டது. மின்முனைகளின் தொடர்புடைய நிலைகள் மற்றும் லேசர் புள்ளி படம் 1i இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.
இந்தக் கட்டுரையை எவ்வாறு மேற்கோள் காட்டுவது: யாங், எஃப். மற்றும் பலர். மீக்கடத்தும் YBa2Cu3O6.96 மட்பாண்டங்களில் ஒளிமின்னழுத்த விளைவின் தோற்றம். அறிவியல். பிரதிநிதி. 5, 11504; doi: 10.1038/srep11504 (2015).
சாங், சிஎல், க்ளீன்ஹாம்ஸ், ஏ., மௌல்டன், டபிள்யூஜி & டெஸ்டார்டி, எல்ஆர் YBa2Cu3O7 இல் சமச்சீர்-தடைசெய்யப்பட்ட லேசர்-தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தங்கள். இயற்பியல். ரெவ். பி 41, 11564–11567 (1990).
குவோக், எச்.எஸ்., ஜெங், ஜே.பி. & டோங், எஸ்.ஒய். ஒய்-பா-கு-ஓவில் முரண்பாடான ஒளிமின்னழுத்த சமிக்ஞையின் தோற்றம். இயற்பியல். ரெவ். பி 43, 6270–6272 (1991).
வாங், எல்பி, லின், ஜேஎல், ஃபெங், க்யூஆர் & வாங், ஜிடபிள்யூ மீக்கடத்தும் பை-எஸ்ஆர்-சிஏ-கு-ஓவின் லேசர் தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தங்களின் அளவீடு. இயற்பியல். ரெவ். பி 46, 5773–5776 (1992).
டேட், கே.எல், மற்றும் பலர். YBa2Cu3O7-x இன் அறை-வெப்பநிலை படலங்களில் நிலையற்ற லேசர் தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தங்கள். ஜே. அப்ல். இயற்பியல். 67, 4375–4376 (1990).
குவோக், எச்எஸ் & ஜெங், ஜேபி YBa2Cu3O7 இல் அசாதாரண ஒளிமின்னழுத்த பதில். இயற்பியல். ரெவ். பி 46, 3692–3695 (1992).
முரோகா, ஒய்., முரமாட்சு, டி., யமௌரா, ஜே. & ஹிரோய், இசட். ஆக்சைடு ஹெட்டோரோஸ்ட்ரக்சரில் YBa2Cu3O7−x க்கு ஒளிச்சேர்க்கை செய்யப்பட்ட துளை கேரியர் ஊசி. அப்ளி. இயற்பியல். லெட். 85, 2950–2952 (2004).
அசகுரா, டி. மற்றும் பலர். ஒளி வெளிச்சத்தின் கீழ் YBa2Cu3Oy மெல்லிய படலங்களின் ஒளிக்கதிர் உமிழ்வு ஆய்வு. இயற்பியல். ரெவ். லெட். 93, 247006 (2004).
யாங், எஃப். மற்றும் பலர். வெவ்வேறு ஆக்ஸிஜன் பகுதி அழுத்தத்தில் YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb ஹெட்டோரோஜங்க்ஷன் அனீல் செய்யப்பட்டதன் ஃபோட்டோவோல்டாயிக் விளைவு. மேட்டர். லெட். 130, 51–53 (2014).
அமினோவ், பி.ஏ. மற்றும் பலர். Yb(Y)Ba2Cu3O7-x ஒற்றை படிகங்களில் இரண்டு-இடைவெளி அமைப்பு. ஜே. சூப்பர்காண்ட். 7, 361–365 (1994).
கபனோவ், வி.வி., டெம்சர், ஜே., போடோப்னிக், பி. & மிஹைலோவிக், டி. வெவ்வேறு இடைவெளி கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட மீக்கடத்திகளில் குவாசி துகள் தளர்வு இயக்கவியல்: YBa2Cu3O7-δ பற்றிய கோட்பாடு மற்றும் பரிசோதனைகள். இயற்பியல். ரெவ். பி 59, 1497–1506 (1999).
சன், ஜேஆர், சியாங், சிஎம், ஜாங், YZ & ஷென், பிஜி YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 இன் பண்புகள் திருத்தம் :Nb ஹெட்டோரோசந்தி. பயன்பாடு. இயற்பியல். லெட். 87, 222501 (2005).
கமாராஸ், கே., போர்ட்டர், சிடி, டாஸ், எம்ஜி, ஹெர், எஸ்எல் & டேனர், டிபி YBa2Cu3O7-δ இல் எக்ஸிடோனிக் உறிஞ்சுதல் மற்றும் மீக்கடத்துத்திறன். இயற்பியல். ரெவ். லெட். 59, 919–922 (1987).
யூ, ஜி., ஹீகர், ஏ.ஜே & ஸ்டக்கி, ஜி. YBa2Cu3O6.3 இன் குறைக்கடத்தி ஒற்றை படிகங்களில் நிலையற்ற ஒளி தூண்டப்பட்ட கடத்துத்திறன்: ஒளி தூண்டப்பட்ட உலோக நிலை மற்றும் ஒளி தூண்டப்பட்ட மீக்கடத்துத்திறன் ஆகியவற்றைத் தேடுங்கள். திட நிலை கம்யூன். 72, 345–349 (1989).
மீக்கடத்தி அருகாமை விளைவின் மெக்மில்லன், WL சுரங்கப்பாதை மாதிரி. இயற்பியல். ரெவ். 175, 537–542 (1968).
குயெரோன், எஸ். மற்றும் பலர். மீசோஸ்கோபிக் நீள அளவில் ஆய்வு செய்யப்பட்ட மீக்கடத்தி அருகாமை விளைவு. இயற்பியல். ரெவ். லெட். 77, 3025–3028 (1996).
அன்னுன்சியாடா, ஜி. & மான்ஸ்கே, டி. மையமற்ற சமச்சீரற்ற மீக்கடத்திகளுடன் அருகாமை விளைவு. இயற்பியல். ரெவ். பி 86, 17514 (2012).
Qu, FM மற்றும் பலர். Pb-Bi2Te3 கலப்பின கட்டமைப்புகளில் வலுவான மீக்கடத்தி அருகாமை விளைவு. அறிவியல். பிரதி. 2, 339 (2012).
சாபின், டி.எம்., புல்லர், சி.எஸ் & பியர்சன், ஜி.எல். சூரிய கதிர்வீச்சை மின் சக்தியாக மாற்றுவதற்கான ஒரு புதிய சிலிக்கான் பி.என். சந்தி ஃபோட்டோசெல். ஜே. ஆப். இயற்பியல். 25, 676–677 (1954).
டோமிமோட்டோ, கே. Zn- அல்லது Ni-டோப் செய்யப்பட்ட YBa2Cu3O6.9 ஒற்றை படிகங்களில் மீக்கடத்து ஒத்திசைவு நீளத்தில் மாசு விளைவுகள். இயற்பியல். ரெவ். பி 60, 114–117 (1999).
ஆண்டோ, ஒய். & செகாவா, கே. பரந்த அளவிலான ஊக்கமருந்தில் இரட்டையற்ற YBa2Cu3Oy ஒற்றை படிகங்களின் காந்த எதிர்ப்பு: ஒத்திசைவு நீளத்தின் ஒழுங்கற்ற துளை-ஊக்கமருந்து சார்பு. இயற்பியல். ரெவ். லெட். 88, 167005 (2002).
ஓபர்டெல்லி, எஸ்டி & கூப்பர், ஜேஆர் உயர்-டி, ஆக்சைடுகளின் வெப்ப மின் சக்தியில் சிஸ்டமேடிக்ஸ். இயற்பியல். ரெவ். பி 46, 14928–14931, (1992).
சுகை, எஸ். மற்றும் பலர். p-வகை உயர்-Tc மீக்கடத்திகளில் ஒத்திசைவான உச்சத்தின் கேரியர்-அடர்த்தி-சார்ந்த உந்த மாற்றம் மற்றும் LO ஃபோனான் பயன்முறை. இயற்பியல். ரெவ். பி 68, 184504 (2003).
நோஜிமா, டி. மற்றும் பலர். மின்வேதியியல் நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி YBa2Cu3Oy மெல்லிய படலங்களில் துளை குறைப்பு மற்றும் எலக்ட்ரான் குவிப்பு: n-வகை உலோக நிலைக்கான சான்றுகள். இயற்பியல். ரெவ். பி 84, 020502 (2011).
டங், ஆர்டி ஷாட்கி தடை உயரத்தின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல். பயன்பாடு. இயற்பியல். லெட். 1, 011304 (2014).
சாய்-ஹாலாஸ், ஜிஏ, சி, சிசி, டெனென்ஸ்டீன், ஏ. & லாங்கன்பெர்க், டிஎன் மீக்கடத்தும் படங்களில் டைனமிக் வெளிப்புற ஜோடி உடைப்பின் விளைவுகள். இயற்பியல். ரெவ். லெட். 33, 215–219 (1974).
நீவா, ஜி. மற்றும் பலர். மீக்கடத்துத்திறனின் ஒளிச்சேர்க்கை மேம்பாடு. பயன்பாடு. இயற்பியல். லெட். 60, 2159–2161 (1992).
குடினோவ், VI மற்றும் பலர். உலோக மற்றும் மீக்கடத்தும் கட்டங்களை நோக்கி ஒளிச்சேர்க்கை செய்யும் முறையாக YBa2Cu3O6+x படலங்களில் நிலையான ஒளிக்கடத்துத்திறன். இயற்பியல். ரெவ். பி 14, 9017–9028 (1993).
மான்கோவ்ஸ்கி, ஆர். மற்றும் பலர். YBa2Cu3O6.5 இல் மேம்படுத்தப்பட்ட மீக்கடத்துத்திறனுக்கான அடிப்படையாக நேரியல் அல்லாத லேட்டிஸ் இயக்கவியல். நேச்சர் 516, 71–74 (2014).
ஃபாஸ்டி, டி. மற்றும் பலர். கோடு-வரிசைப்படுத்தப்பட்ட குப்ரேட்டில் ஒளி-தூண்டப்பட்ட மீக்கடத்துத்திறன். அறிவியல் 331, 189–191 (2011).
எல்-அடாவி, எம்.கே & அல்-நுவைம், ஐ.ஏ. ஒரு சூரிய மின்கலத்திற்கான VOC இன் வெப்பநிலை செயல்பாட்டு சார்பு அதன் செயல்திறனுடன் தொடர்புடைய புதிய அணுகுமுறை. உப்புநீக்கம் 209, 91–96 (2007).
வெர்னான், எஸ்.எம் & ஆண்டர்சன், WA ஷாட்கி-தடை சிலிக்கான் சூரிய மின்கலங்களில் வெப்பநிலை விளைவுகள். பயன்பாடு. இயற்பியல். லெட். 26, 707 (1975).
இயக்க நிலைமைகளின் கீழ் பாலிமர்-ஃபுல்லரீன் சூரிய மின்கலங்களின் ஒளிமின்னழுத்த சாதன அளவுருக்களுக்கான வெப்பநிலை சார்பு. கேட்ஸ், ஈ.ஏ., ஃபைமன், டி. & துலாதர், எஸ்.எம். ஜே. அப்ல். இயற்பியல். 90, 5343–5350 (2002).
இந்தப் பணிக்கு சீனாவின் தேசிய இயற்கை அறிவியல் அறக்கட்டளை (மானிய எண். 60571063), சீனாவின் ஹெனான் மாகாணத்தின் அடிப்படை ஆராய்ச்சி திட்டங்கள் (மானிய எண். 122300410231) ஆதரவு அளித்துள்ளன.
FY ஆய்வறிக்கையின் உரையை எழுதினார், MYH YBCO பீங்கான் மாதிரியைத் தயாரித்தார். FY மற்றும் MYH பரிசோதனையைச் செய்து முடிவுகளை பகுப்பாய்வு செய்தனர். FGC திட்டத்தையும் தரவின் அறிவியல் விளக்கத்தையும் வழிநடத்தியது. அனைத்து ஆசிரியர்களும் கையெழுத்துப் பிரதியை மதிப்பாய்வு செய்தனர்.
இந்தப் படைப்பு Creative Commons Attribution 4.0 சர்வதேச உரிமத்தின் கீழ் உரிமம் பெற்றது. இந்தக் கட்டுரையில் உள்ள படங்கள் அல்லது பிற மூன்றாம் தரப்பு உள்ளடக்கம் கட்டுரையின் Creative Commons உரிமத்தில் சேர்க்கப்பட்டுள்ளன, கடன் வரியில் வேறுவிதமாகக் குறிப்பிடப்படாவிட்டால்; உள்ளடக்கம் Creative Commons உரிமத்தின் கீழ் சேர்க்கப்படவில்லை என்றால், பயனர்கள் உள்ளடக்கத்தை மீண்டும் உருவாக்க உரிமம் வைத்திருப்பவரிடமிருந்து அனுமதி பெற வேண்டும். இந்த உரிமத்தின் நகலைப் பார்க்க, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ ஐப் பார்வையிடவும்.
யாங், எஃப்., ஹான், எம். & சாங், எஃப். மீக்கடத்தும் YBa2Cu3O6.96 மட்பாண்டங்களில் ஒளிமின்னழுத்த விளைவின் தோற்றம். அறிவியல் பிரதிநிதி 5, 11504 (2015). https://doi.org/10.1038/srep11504
ஒரு கருத்தைச் சமர்ப்பிப்பதன் மூலம் எங்கள் விதிமுறைகள் மற்றும் சமூக வழிகாட்டுதல்களைப் பின்பற்ற ஒப்புக்கொள்கிறீர்கள். தவறான அல்லது எங்கள் விதிமுறைகள் அல்லது வழிகாட்டுதல்களுக்கு இணங்காத ஒன்றை நீங்கள் கண்டால், தயவுசெய்து அதை பொருத்தமற்றதாகக் கொடியிடுங்கள்.
இடுகை நேரம்: ஏப்ரல்-22-2020