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1、微型核電池由于具有能量密度大、壽命長(zhǎng)、受環(huán)境影響小、與MEMS工藝兼容等優(yōu)點(diǎn),成為了為MEMS和微/納器件供電的重要能源。Si基微型核電池由于受到Si材料禁帶寬度的限制,輸出電壓和轉(zhuǎn)換效率仍較低。GaN是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料,基于GaN的微型核電池有更大的開(kāi)路電壓和更高的轉(zhuǎn)換效率。本文對(duì)采用Ni-63為放射源的微型核電池進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。
首先,使用MonteCarlo方法,對(duì)β放射源輻射出的電子入射到半導(dǎo)體材料進(jìn)行理論分
2、析。以Curgenven和Duncumb等人的研究成果為基礎(chǔ),結(jié)合盧瑟福散射模型,可以準(zhǔn)確計(jì)算出入射電子在半導(dǎo)體材料中的運(yùn)動(dòng)軌跡。在這些計(jì)算的基礎(chǔ)上,軟件仿真出電子運(yùn)動(dòng)路徑,由此可以確定電子的入射深度和能量分布,從而可以確定核電池PN結(jié)的結(jié)深。優(yōu)化了微型核電池的結(jié)構(gòu)參數(shù),可以提高核電池的能量轉(zhuǎn)換效率,為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)制造提供了重要參考。
在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行了GaN微型核電池的制造與測(cè)試。先使用MOCVD生長(zhǎng)了兩種GaN晶體薄膜,結(jié)深
3、分別為1000nm和450nm。并用XRD和AFM方法對(duì)其進(jìn)行表征。然后使用MEMS工藝制造了GaN微型核電池,并在暗環(huán)境和放射源輻射環(huán)境下對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果顯示,電池的性能優(yōu)良。
最后,進(jìn)行了以TiN材料為基礎(chǔ)的歐姆接觸電極的研究。使用反應(yīng)濺射法制備TiN材料,并對(duì)TiN材料進(jìn)行XRD和SEM表征,進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行抗腐蝕和薄層電阻測(cè)試,確定其具有良好的性能。然后分別在Si襯底上制備Ti/TiN/Ti/Au和Ti/TiN/Pt
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