[發明專利]碳化硅環狀電極PIN型核電池

有效

• 申請號: 201110182479.1
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102254581A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 郭輝;張玉娟;張玉明;石彥強
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G21H1/06
• 分類號: G21H1/06
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于碳化硅的PIN型核電池，自上而下依次包括放射性同位素源層(1)、SiO₂鈍化層(3)、SiO₂致密絕緣層(2)、p型歐姆接觸電極(4)、摻雜濃度為1×10¹⁹～5×10¹⁹cm^-3的p型SiC外延層(5)、摻雜濃度為1×10¹⁵～5×10¹⁵cm^-3的n型SiC外延層(6)、摻雜濃度為1×10¹⁸～7×10¹⁸cm^-3的n型SiC襯底(7)和n型歐姆接觸電極(8)，其特征在于p型歐姆接觸電極(4)采用同心圓環結構，該環結構的中心是一個半徑為R的圓環，周圍是m個以該中心為圓心的同心圓環，m≥2，環間由n個寬度為T的矩形條相連，n≥4，環的外圍留有四個引腳，引腳為正方形條，其邊長為a，放射性同位素源層(1)覆蓋在圓形接觸電極的表面。

2.根據權利要求1所述的核電池，其特征在于矩形條的長度矩形條寬度T為矩形條的長度d的1/10倍，，保證整個電池區域內產生的載流子能夠全部被收集，其中l為載流子擴散長度，D為載流子擴散系數，τ為載流子從產生到復合所用的時間。

3.根據權利要求1所述的核電池，其特征在于中心圓環的半徑R≤l，圓環寬度M與連接圓環的矩形條的寬度T相同。

4.根據權利要求1所述的核電池，其特征在于圓環外圍引腳的邊長a為連接圓環的矩形條的長度d的1/2倍。

5.一種制作微型核電池的方法，包括如下步驟：

(1)在摻雜濃度為1×10¹⁸～7×10¹⁸cm^-3的SiC高摻雜n型SiC襯底的樣片上外延面上生長摻雜濃度為1×10¹⁵～5×10¹⁵cm^-3，厚度為3um～5um的低摻雜n型外延層；

(2)在所述的低摻雜n型外延層上生長摻雜濃度為1×10¹⁹～5×10¹⁹cm^-3，厚度為0.2um～0.5um的高摻雜p型外延層；

(3)電感耦合等離子體刻蝕法在所述高摻雜p型外延層進行臺面刻蝕0.2um～0.6um；

(4)對刻蝕后的樣片進行標準清洗，干氧氧化2小時，退火，形成厚度為10～20nm的致密氧化層；

(5)在致密氧化層上用LPCVD的方法淀積厚度為0.3～0.5um的SiO₂鈍化層；

(6)在SiO₂鈍化層上涂膠，光刻制作阻擋層，用濃度為5％的HF酸腐蝕10秒開窗；

(7)在開窗完的樣片正面涂膠，使用圓環形狀的光刻版，光刻出電極圖形，然后通過磁控濺射淀積Ti/Al/Au合金，再進行剝離，形成p型電極圖形；

(8)在樣片背面通過磁控濺射淀積Ni/Cr/Au合金，形成n型接觸電極；

(9)將整個樣片在1050℃下氮氣氣氛中快速熱退火3分鐘，同時形成p型和n型歐姆接觸電極；

(10)將同位素源層覆蓋在圓環p型歐姆接觸電極的表面，完成微型核電池的制作。

6.根據權利要求5所述的制作微型核電池的方法，其中步驟(7)所述的通過磁控濺射淀積Ti/Al/Au合金，其厚度分別為50nm/100nm/100nm。

7.根據權利要求5所述的制作微型核電池的方法，其中步驟(8)所述的通過磁控濺射淀積Ni/Cr/Au合金，其厚度分別為200nm/50nm/100nm。

8.根據權利要求5所述的制作微型核電池的方法，其中步驟(10)所述的將同位素源層覆蓋在圓環p型歐姆接觸電極的表面，是先將同位素源電鍍在薄層金屬上，再將薄層金屬覆蓋在圓環p型歐姆接觸電極的表面。