[發明專利]一種基于碳化硅PN結型β輻射伏特效應核電池

在審

• 申請號: 201810585576.7
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN110444313A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 陸景彬;劉玉敏;許旭;何瑞;李瀟祎;鄭人洲
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G21H1/06
• 分類號: G21H1/06;G21H1/02
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 李榮武

1.一種基于碳化硅PN結型β輻射伏特效應核電池，其特征在于包括：純β放射源(1)，碳化硅PN結器件內部依次層疊設置為正面環形歐姆接觸電極層(2)、二氧化硅鈍化層(3)、P型低摻雜碳化硅層(4)、N型高摻雜碳化硅層(5)、單晶碳化硅襯底層(6)、背歐姆接觸電極層(7)，核電池外殼(8)和核電池外殼可拆卸部分(9)。

2.根據權利要求1所述一種基于碳化硅PN結型β輻射伏特效應核電池中純β放射源(1)為薄片狀圓柱形固態放射源，選用的氚源(Ti³T_X)的厚度不大于2μm且優選于2μm，鎳-63源(⁶³Ni)的厚度不大于3μm且優選于3μm，將純β放射源(1)耦合加載在碳化硅PN結器件的上表面。

3.根據權利要求1所述一種基于碳化硅PN結型β輻射伏特效應核電池中碳化硅PN結器件為圓柱形，其半徑大于純β放射源(1)的半徑,碳化硅PN結器件的正面環形歐姆接觸電極層(2)為Ti/Ni/Au復合金屬層，厚度小于50nm且優選于30nm，Au金屬層蒸鍍在二氧化硅鈍化層(3)的上表面，然后再在Au金屬層上依次蒸鍍Ni金屬層和Ti金屬層構成Ti/Ni/Au復合金屬層。

4.根據權利要求1所述一種基于碳化硅PN結型β輻射伏特效應核電池中碳化硅PN結器件的二氧化硅鈍化層(3)的厚度小于10nm且優選于2nm。

5.根據權利要求1所述一種基于碳化硅PN結型β輻射伏特效應核電池中氚源(Ti³T_X)對應的核電池中碳化硅PN結單元的厚度在1.1～2.5μm，P型低摻雜碳化硅層(4)的摻雜原子濃度N_A在5×10¹⁴/cm³～2.5×10¹⁵/cm³且厚度在0.9～2.5μm，N型高摻雜碳化硅層(5)的摻雜原子濃度N_D在6.2×10¹⁵/cm³～1×10¹⁸/cm³且厚度不大于0.37μm。

6.根據權利要求1所述一種基于碳化硅PN結型β輻射伏特效應核電池中氚源(Ti³T_X)對應的核電池中碳化硅PN結單元的厚度優選于1.1μm，P型低摻雜碳化硅層(4)的摻雜原子濃度N_A＝2.5×10¹⁵/cm³且厚度在1.06～1.1μm，N型高摻雜碳化硅層(5)的摻雜原子濃度N_D在3.2×10¹⁶/cm³～1×10¹⁸/cm³且厚度不大于0.08μm。

7.根據權利要求1所述一種基于碳化硅PN結型β輻射伏特效應核電池中鎳-63源(⁶³Ni)對應的核電池中碳化硅PN結單元的厚度在8～23μm，P型低摻雜碳化硅層(4)的摻雜原子濃度N_A在5.5×10¹²/cm³～5.2×10¹³/cm³且厚度在5.7～23μm，N型高摻雜碳化硅層(5)的摻雜原子濃度N_D在8×10¹³/cm³～1×10¹⁸/cm³且厚度不大于3.7μm。