一种基于碳化硅PIN结型β辐射伏特效应核电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于碳化硅PIN结型β辐射伏特效应核电池，其基本结构包括：纯β放射源提供载能β粒子，慢化体将纯β放射源释放的高能β粒子慢化获得低能β粒子，碳化硅PIN结器件吸收纯β放射源的衰变能并将其转化为电能，电池外壳保护电池内部结构并屏蔽未能利用的载能β粒子和次生γ射线。碳化硅是目前商业化发展成熟的第三代宽禁带半导体材料，它具有禁带宽度大、热稳定性强、热导率高、载流子饱和速率大、抗辐照性能优越等特性。研究表明：基于碳化硅PIN结型β辐射伏特效应核电池是微机电系统理想的微型电源。

A silicon carbide pin junction based \u03b2 - radiation voltage effect nuclear cell

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳化硅PIN结型β辐射伏特效应核电池
本技术涉及利用半导体器件将放射性核素的衰变能转化为电能的装置，属于核能利用

技术介绍
近年来，微机电系统中微机电设备得到了快速的发展，但是微机电系统的进一步发展却受到了缺乏微型电源的限制。结合微机电设备的特点，其对微型电源的要求一般包括以下几个方面：(1)微型化。微机电系统的物理尺寸从开始的毫米量级、微米量级已经发展到纳米量级甚至更小。所以，微机电系统包含的微机电设备和微型电源的物理尺寸也需要达到微米量级、纳米量级甚至更小。(2)集成化。微机电系统的电子器件通常都是集成的。为了实现供能和便于应用，微型电源需要和电子器件集成才能适应微机电系统的物理尺寸和稳定工作的要求。(3)工作时间长。由于微机电设备的物理尺寸和特殊功能，它的加工工艺难度较高。因此，一旦这些设备投入使用，如果电源的使用寿命较短，那么整个系统的工作状态都会受到影响。但是，重新加载微型电源不但会影响原来电子设备的工作状态，而且还会增加生产成本。(4)电源功率小。微机电系统所需要的功率一般在毫瓦、微瓦甚至纳瓦量级，如果微型电源的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于碳化硅PIN结型β辐射伏特效应核电池，其特征在于包括纯β放射源(1)，慢化体(2)，碳化硅PIN结器件内部依次层叠设置为正面环形欧姆接触电极层(3)、二氧化硅钝化层(4)、P型高掺杂碳化硅层(5)、碳化硅本征层(6)、碳化硅缓冲层(7)、N型高掺杂碳化硅层(8)、单晶硅衬底层(9)、背欧姆接触电极层(10)，电池外壳(11)及其可拆卸部分(12)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于碳化硅PIN结型β辐射伏特效应核电池，其特征在于包括纯β放射源(1)，慢化体(2)，碳化硅PIN结器件内部依次层叠设置为正面环形欧姆接触电极层(3)、二氧化硅钝化层(4)、P型高掺杂碳化硅层(5)、碳化硅本征层(6)、碳化硅缓冲层(7)、N型高掺杂碳化硅层(8)、单晶硅衬底层(9)、背欧姆接触电极层(10)，电池外壳(11)及其可拆卸部分(12)。


2.根据权利要求1所述一种基于碳化硅PIN结型β辐射伏特效应核电池，其特征在于纯β放射源(1)为薄片状圆柱形固态放射源，选用的氚源Ti3TX的厚度不大于2μm，镍-63源63Ni的厚度不大于3μm，钷-147源147Pm2O3的厚度不大于43μm，锶-90源90Sr的厚度不大于1cm。


3.根据权利要求1所述一种基于碳化硅PIN结型β辐射伏特效应核电池，其特征在于可拆卸慢化体(2)为圆柱形，其半径等于纯β放射源(1)的半径，改变慢化体(2)的材料和厚度将纯β放射源释放的高能β粒子慢化获得低于碳化硅PIN结器件的辐射损伤能量阈值并满足微机电系统功率要求的低能β粒子，慢化体(2)主要应用于钷-147源147Pm2O3和锶-90源90Sr对应的核电池中。


4.根据权利要求1所述一种基于碳化硅PIN结型β辐射伏特效应核电池，其特征在于碳化硅PIN结器件中正面环形欧姆接触电极层(3)为Ti/Ni/Au复合金属层，厚度小于50nm，Au金属层蒸镀在二氧化硅钝化层(4)上表面，然后再在Au金属层上依次蒸镀Ni金属层和Ti金属层构成Ti/Ni/Au复合金属层。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆景彬，何瑞，刘玉敏，李潇祎，许旭，郑人洲，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22