近年来,高温超导材料钇钡铜氧(YBa2Cu3O7-d、YBCO)以其优越的物理性能在强磁体和电力方面得到广泛应用。自上世纪九十年代至今,世界各国科研人员一直在研究光对高温超导材料电学性能、磁学性能以及超导性能的影响。大量实验证明光对改善高温超导材料YBCO的物性有着不可忽视的作用。2004年日本的Asakura等人用脉冲紫外光(300-400 nm)和连续X射线(355 nm)照射在掺铌的钛酸锶基底材料上生长的YBCO薄膜(YBCO/NSTO),观察到0.8 V的开路电压,揭示了高温超导材料在光伏领域的潜在应用前景。本文研究高温超导薄膜样品和块材样品的光伏特性,研究内容包括以下几个方面:首先对YBCO薄膜与NSTO衬底所构成异质结的光伏特性进行研究。当模拟太阳光照射YBCO/NSTO异质结时,观察到明显的光伏效应:开路电压达1.065 V。为了研究高温超导材料YBCO在YBCO/NSTO异质结光伏效应中的作用,我们在逐渐增加氧分压的条件下对异质结进行退火处理,发现YBCO薄膜氧含量与异质结的光伏效应密切相关:富氧的YBCO薄膜与NSTO构成肖特基结而缺氧的YBCO薄膜与NSTO构成p-n结,两种异质结所产生的光伏效应不同。YBCO/NSTO异质结光伏效应与样品温度有很大关系:随着环境温度的升高,开路电压线性减小,短路电流线性增大。在对YBCO/NSTO异质结进行退火处理时,最好先将退火炉抽为高真空状态,然后通入高纯氧气,这样可以避免在YBCO样品表面引入杂质,出现S型I-V曲线,使器件填充因子减小,影响光电转换效率。其次对YBCO块材与金属电极所构成异质结的光伏特性进行系统研究。激光照射YBCO样品电极(银或银胶电极)附近时,样品的I-V特性曲线发生明显变化。当YBCO处于正常态时,光照样品负极附近,I-V特性曲线偏离原点且随着光强的增加而平行上移,分别与x轴和y轴相交,形成短路电流和开路电压;当光照样品正极时,所观测的现象与光照负极恰恰相反;而当激光光照射YBCO两电极中间位置时,I-V特性不再随着光强的变化而变化,开路电压和短路电流都为零。由实验现象分析可知,即使是在欧姆接触的情况下,在YBCO陶瓷和Ag电极之间的界面处也存在一个电势差。正常态II YBCO与Ag所构成异质结的界面处内建电场方向方向由Ag电极指向YBCO样品。超导态的界面处内建电场方向恰好相反,由超导体指向金属电极。通过研究温度、激光光强、磁场对YBCO/Ag异质结光伏特性的影响,建立了YBCO/Ag异质结光伏效应的物理模型,为进一步深入研究超导-金属界面处的邻近效应提供了新思路和新方法。超导态界面势的发现,对深入研究高温超导材料的超导机理有着十分重要的意义。在对正常态YBCO与Ag电极构成的异质结光伏特性测试过程中我们发现,光强一定时,不同温度下样品的I-V特性曲线相交于一点。当激励电流与该点对应的电流相等时,样品在很大温区内可输出稳定电压,具有零电阻温度系数效应。这种由激光诱导产生的零电阻温度系数对拓展高温超导材料YBCO在光电子领域的新应用有重要意义。最后我们对n型铁基超导材料SmOFFeAs与金属电极构成的异质结的光伏特性进行研究。结果发现,无论在超导态还是在正常态,用激光照射SmOFFeAs电极附近时,均可观察到非常明显的光伏效应。光照正常态SmOFFeAs样品时,开路电压和短路电流的绝对值均随温度的升高而减小;在某一温度下,光伏效应随着光强的增加而增强。进一步的研究发现在超导转变温度附近磁场对SmOFFeAs样品的光伏效应有显著影响。与铜基高温超导材料YBCO光伏特性相对比,相同条件下SmOFFeAs样品的开路电压和短路电流(绝对值)都较YBCO大。因此,通过研究SmOFFeAs样品光生电压的建立过程来研究界面势的形成可大大减小分析误差。在超导态,n型铁基高温超导材料SmOFFeAs和p型铜基高温超导材料YBCO的界面处内建电场方向相同(由超导材料指向金属电极),而在正常态恰好相反。这进一步证明了超导态界面势是由库珀对的扩散引起的,无论这些库珀对是来自哪种超导体。当超导材料处于正常态时,界面势与样品载流子浓度、类型以及电荷迁移率等因素有关,SmOFFeAs和YBCO的与金属Ag电极所构成的异质结界面势相反。目前,有关超导体与正常金属界面的研究共有两个重要发现:一是俄罗斯物理学家阿布里科索夫于1952年提出的负的界面能;二是邻近效应。我们首次从实验上证明超导-金属本征界面势的存在并解决了超导材料中光伏效应的起源问题,为进一步研究邻近效应、探讨高温超导机理提供了新的思路,对高温超导材料的实际应用具有重要意义。