[发明专利]碳化硅网格状电极PIN型核电池

权利要求书

1.一种碳化硅网格状电极PIN型核电池，依次包括放射性同位素源层(1)、SiO₂钝化层(2)、SiO₂致密绝缘层(3)、p型欧姆接触电极(4)、掺杂浓度为1×10¹⁹～5×10¹⁹cm^-3的p型SiC外延层(5)、掺杂浓度为1×10¹⁵～5×10¹⁵cm^-3的n型SiC外延层(6)、掺杂浓度为1×10¹⁸～7×10¹⁸cm^-3的n型SiC衬底样片(7)和n型欧姆接触电极(8)，其特征在于p型欧姆接触电极(4)采用g个大小相同的正方形网格结构，g≥4，放射性同位素源层(1)覆盖在该网格接触电极的表面。

2.根据权利要求1所述的核电池，其特征在于正方形网格由m个横向矩形条和n个纵向矩形条分割而成，其中m≥2，n≥2。

3.根据权利要求1所述的核电池，其特征在于横向矩形条的长度a与p型SiC外延层的横向长度相同，纵向矩形条的长度b与p型SiC外延层的纵向长度相同，横向矩形条的宽度u为横向矩形条长度a的1/50倍，纵向矩形条的宽度w与横向矩形条的宽度u相同。

4.根据权利要求1所述的核电池，其特征在于正方形网格的边长d≤2×l，l为载流子扩散长度，其中，D为载流子扩散系数，τ为载流子从产生到复合所用的时间。

5.根据权利要求1所述的核电池，其特征在于正方形网格结构的外围设有q个正方形的引脚，q≥2，引脚的边长p为横向矩形条宽度u的c倍，2≤c≤10。

6.一种碳化硅网格状电极PIN型核电池的制作方法，包括如下步骤：

(1)在掺杂浓度为1×10¹⁸～7×10¹⁸cm^-3的高掺杂n型SiC衬底样片上，外延生长掺杂浓度为1×10¹⁵～5×10¹⁵cm^-3，厚度为3um～5um的低掺杂n型外延层；

(2)在低掺杂n型外延层上生长掺杂浓度为1×10¹⁹～5×10¹⁹cm^-3，厚度为0.2um～0.5um的高掺杂p型外延层；

(3)在高掺杂p型外延层上采用电感耦合等离子体刻蚀法刻蚀出0.2um～0.6um的台面；

(4)对刻蚀后的样片进行RCA标准清洗，干氧氧化2小时，形成厚度为10nm～20nm的SiO₂致密氧化层；

(5)在SiO₂致密氧化层上采用低压热壁化学气相淀积法淀积厚度为0.3um～0.5um的SiO₂钝化层；

(6)在SiO₂钝化层上涂胶，光刻制作阻挡层，用浓度为5％的HF酸腐蚀10秒开窗；

(7)在开窗后的样片正面涂胶，使用网格形状的光刻版，光刻出网格图形，然后通过磁控溅射淀积Ti/Al/Au合金，再进行剥离，形成p型电极图形；

(8)在样片背面通过磁控溅射淀积Ni/Cr/Au合金，形成n型接触电极；

(9)将整个样片在1050℃下氮气气氛中快速热退火3分钟，同时形成p型和n型欧姆接触电极；

(10)将同位素源层覆盖在网格状p型欧姆接触电极的表面，完成碳化硅网格状电极PIN型核电池的制作。

7.根据权利要求6所述的碳化硅网格状电极PIN型核电池的制作方法，其中步骤(7)所述的通过磁控溅射淀积Ti/Al/Au合金，其厚度分别为50nm/100nm/100nm。

8.根据权利要求6所述的碳化硅网格状电极PIN型核电池的制作方法，其中步骤(8)所述的通过磁控溅射淀积Ni/Cr/Au合金，其厚度分别为200nm/50nm/100nm。

9.根据权利要求6所述的制作碳化硅网格状电极PIN型核电池的方法，其中步骤(10)所述的将同位素源层覆盖在网格状p型欧姆接触电极的表面，是先将同位素源⁶³Ni电镀在薄层金属Al上，再将薄层金属Al覆盖在网格状p型欧姆接触电极的表面。

10.根据权利要求6所述的制作碳化硅网格状电极PIN型核电池的方法，其中步骤(10)所述的将同位素源层覆盖在网格状p型欧姆接触电极的表面，是先将同位素源²⁴¹Am电镀在薄层金属Cu上，再将薄层金属Cu覆盖在网格状p型欧姆接触电极的表面。