采用钷-147的氮化镓pn结型微型放射性同位素电池的研究

微纳米技术尤其是MEMS技术在过去的二十年里取得了迅速发展,各种各样的微纳器件被研制出来,但微能源技术是一个瓶颈。微型放射性同位素电池是解决这一问题的一个新方法。本项目提出研究采用钷-147的氮化镓（GaN）pn结型微型放射性同位素电池，以提高输出功率与能量转换效率，通过理论分析、优化设计与以加工工艺的探索与改进，解决理论分析设计与实际制造中的关键问题，研制输出功率达毫瓦、能量转换效率达3-4%的pn结型微型放射性同位素电池，这为研究开发用于各种微纳米型装置的长期稳定供能的微电源技术奠定基础。

微纳米技术尤其是MEMS技术在过去的二十年里取得了迅速的发展，各种各样的的微纳米器件被研制出来，但微能源始终是一个瓶颈。微型放射性同位素电池, 也称为微型核电池，是解决这一问题的一个新方法。本项目提出采用钷-147的氮化镓（GaN）pn结型微型放射性同位素电池，以提高输出功率与能量转换效率。研究中，从理论与器件的微制造及测试分析两个方面对这一新型的微型核电池进行了深入研究。在理论方面，从半导体pn结理论与MONTE CARLO方法出发对包括钷-147在内的Beta型同位素在GaN与Si半导体中的输运建立了模型，进行了分析计算，得出了能够获得高能量输出的pn结的优化结构参数与掺杂浓度参数，在此基础上，运用MOCVD技术与微制造技术制备了GaN基、Si基的pn结型，肖特基结以及多孔硅型的微型核电池。目前单体电池的输出功率已达到百微瓦的水平，能量转换效率可达3%以上， 可以为多种微纳米器件提供长期供能。