[發明專利]基于碳納米管薄膜的三維異質結同位素電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201210004773.8
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102543239A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 張錦文;陳長串;常一陽;劉鵬
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G21H1/06
• 分類號: G21H1/06;B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 李稚婷

1.一種三維異質結同位素電池，包括換能結構和源結構兩部分，其中：換能結構包括第一襯底，位于第一襯底背面的背電極，以及位于第一襯底正面的圖形化的絕緣層和絕緣層上的正面電極；所述第一襯底的正面具有三維陣列結構，表面沉積有碳納米管薄膜；該碳納米管薄膜與第一襯底的接觸部分形成異質結，與正面電極形成歐姆接觸；源結構包括第二襯底和位于第二襯底表面的放射性同位素膜；源結構和換能結構對準封接在一起，二者相接觸的部位之間電學隔離，而源結構的放射性同位素膜和換能結構的異質結相對，位于封接形成的空腔內。

2.如權利要求1所述的三維異質結同位素電池，其特征在于，所述第一襯底是硅片、砷化鎵片、碳化硅片或氮化鎵片；所述絕緣層材料是二氧化硅或氮化硅；所述正面電極材料選自下列金屬的一種或多種：Au、Pd和Pt；所述背電極材料選自下列金屬的一種或多種：Au、Al和Pt。

3.如權利要求1所述的三維異質結同位素電池，其特征在于，所述第一襯底正面在未覆蓋絕緣層和正面電極的部分刻蝕出凹槽，形成三維陣列結構。

4.如權利要求1所述的三維異質結同位素電池，其特征在于，所述凹槽為倒金字塔形或矩形。

5.權利要求1～4任一所述三維異質結同位素電池的制備方法，包括以下步驟：

1)根據下述步驟a-d制備換能結構：

a、在第一襯底的正面形成圖形化的絕緣層和正面電極；

b、在第一襯底的正面形成三維陣列結構；

c、在第一襯底的背面制作背電極；

d、將碳納米管薄膜沉積在第一襯底正面，使碳納米管薄膜與第一襯底形成異質結，并與正面電極形成歐姆接觸；

2)制備源結構：在第二襯底上淀積放射性同位素膜；

3)使源結構的放射性同位素膜面對換能結構的異質結，將源結構和換能結構對準封接在一起，并在二者相接觸的部位實現電學隔離。

6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟1)a在第一襯底正面先形成絕緣層，然后在絕緣層上采用濺射、蒸發或電鍍的方法制備正面金屬電極；通過光刻定義電極圖形，采用腐蝕或剝離方法實現金屬圖形化；再通過光刻與正面電極圖形對準，經干法刻蝕或濕法腐蝕實現絕緣層圖形化。

7.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟1)b在第一襯底正面濕法腐蝕或干法刻蝕未覆蓋絕緣層和正面電極的部分，形成三維陣列結構。

8.權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟1)c采用濺射、蒸發或電鍍的方法制作金屬背電極。

9.權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟1)d通過直接蒸發法、化學氣相沉積法、印刷法、電泳法或濾膜法制備碳納米管薄膜；步驟2)采用電鍍或分子鍍或化學鍍的方法中制作放射性同位素膜。

10.權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟3)換能結構和源結構相接觸部位的電學隔離通過下述方法I)或II)實現：I)在二者之間設置絕緣墊圈或者直接制作于源結構或換能結構上的絕緣結構，再將二者封接在一起；II)使用絕緣粘結劑將源結構和換能結構粘結在一起。