[發(fā)明專利]并聯(lián)式PIN型α輻照電池及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410301092.7
• 申請日: 2014-06-29
• 公開（公告）號: CN104051050A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭輝;趙亞秋;王悅湖;張藝蒙;張玉明
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G21H1/06
• 分類號: G21H1/06
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種并聯(lián)式PIN型α輻照電池，包括：PIN單元和α放射源，其特征在于：

所述PIN單元采用由上、下兩個PIN結(jié)并聯(lián)構(gòu)成；下PIN結(jié)自下而上依次為，N型歐姆接觸電極(5)、N型高摻雜4H-SiC襯底(1)、N型低摻雜外延層(2)、P型高摻雜外延層(3)和P型歐姆接觸電極(4)，上PIN結(jié)自下而上依次為，P型歐姆接觸電極(4)、P型高摻雜外延層(3)、N型低摻雜外延層(2)、N型高摻雜4H-SiC襯底(1)和N型歐姆接觸電極(5)；

所述兩個PIN結(jié)其P型歐姆接觸電極(4)的一面接觸在一起，上下PIN結(jié)中溝槽形成鏡面對稱，相互貫通的一體結(jié)構(gòu)；

每個PIN結(jié)中都設(shè)有至少兩個溝槽(6)，每個溝槽(6)內(nèi)均放置有α放射源(7)，以實現(xiàn)對高能α粒子的充分利用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于α放射源(7)采用相對原子質(zhì)量為241的镅元素或相對原子質(zhì)量為238的钚元素，即Am²⁴¹或Pu²³⁸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于溝槽(6)的深度h滿足m+q<h<m+n+q，其中m為P型高摻雜外延層(3)的厚度，n為N型低摻雜外延層(2)的厚度，q為P型歐姆接觸電極(4)的厚度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池，其特征在于溝槽(6)的寬度L滿足L≦2g，其中，g為α放射源(7)釋放的高能α粒子在α放射源中的平均入射深度，對于α放射源為Am²⁴¹的，其取值為：g＝7.5μm，對于α放射源為Pu²³⁸的，其取值為：g＝10μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于相鄰兩個溝槽(6)的間距d滿足d≥i，其中，i為α放射源(7)釋放的高能α粒子在4H-SiC中的平均入射深度，對于α放射源為Am²⁴¹的，其取值為：i＝10μm，對于α放射源為Pu²³⁸的，其取值為：i＝18.2μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于襯底(1)采用摻雜濃度為lx10¹⁸cm^-3的N型4H-SiC，P型高摻雜外延層(3)和N型低摻雜外延層(2)均為4H-SiC外延，其中P型高摻雜外延層(3)的摻雜濃度為1x10¹⁹～5x10¹⁹cm^-3，N型低摻雜外延層(2)的摻雜濃度為1x10¹⁵～2x10¹⁵cm^-3。

7.一種并聯(lián)式PIN型α輻照電池的制備方法，包括以下步驟：

(1)制作下PIN結(jié)：

1.1)清洗：對SiC樣片進(jìn)行清洗，以去除表面污染物；

1.2)生長N型低摻雜外延層：利用化學(xué)氣相淀積CVD法在清洗后的SiC樣片表面外延生長一層摻雜濃度為1x10¹⁵～2x10¹⁵cm^-3，厚度為5～10μm的N型低摻雜外延層；

1.3)生長P型高摻雜外延層：利用化學(xué)氣相淀積CVD法在N型低摻雜外延層表面外延生長一層摻雜濃度為1x10¹⁹～5x10¹⁹cm^-3，厚度為1～2μm的P型高摻雜外延層；

1.4)淀積歐姆接觸電極：在P型高摻雜外延層表面利用電子束蒸發(fā)法淀積一層厚度為300nm的Ni金屬層，作為刻蝕溝槽的掩膜和P型歐姆接觸金屬；利用電子束蒸發(fā)法在SiC襯底未外延的背面淀積厚度為300nm的Ni金屬層，作為N型歐姆接觸電極；1100℃下氮氣氣氛中快速退火3分鐘；

1.5)光刻圖形：按照核電池溝槽的位置制作成光刻版；在淀積的Ni金屬層表面旋涂一層光刻膠，利用光刻版對光刻膠進(jìn)行電子束曝光，形成腐蝕窗口；對腐蝕窗口處的Ni金屬層進(jìn)行腐蝕，露出P型高摻雜外延層SiC，得到P型歐姆接觸電極和溝槽腐蝕窗口；

1.6)刻蝕溝槽：利用電感耦合等離子體ICP刻蝕技術(shù)，在露出的P型高摻雜SiC外延層上刻出深度為6.5～12μm，寬度為5～14μm，間距為12～25μm的至少兩個溝槽；

1.7)放置α放射源：采用淀積或涂抹的方法，在溝槽中放置α放射源，得到帶有溝槽的下PIN結(jié)。

(2)重復(fù)步驟1.1)到步驟1.7)制作上PIN結(jié)。

(3)利用鍵合法將上PIN結(jié)的P型歐姆接觸電極與下PIN結(jié)的P型歐姆接觸電極壓合在一起，完成并聯(lián)式PIN型α輻照電池的制作。