[发明专利]3D式PIN结构α辐照电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种3D式PIN结构α辐照电池及其制备方法，主要解决当前α辐照电池能量转化率及输出功率低的问题。其实现步骤是在清洗后的4H‑SiC衬底上依次外延生长N型低掺杂4H‑SiC外延层和P型高掺杂4H‑SiC外延层；再在P型高掺杂外延层上和SiC衬底未外延背面淀积欧姆接触电极；然后在P型欧姆接触电极上光刻出沟槽窗口，并刻蚀沟槽；最后在沟槽中放置α放射源，得到3D式PIN结构α辐照电池。本发明制作出的α辐照电池具有α放射源与半导体接触面积大，核原料利用率及能量收集率高，电池输出电流和输出电压大的优点，可为微小电路持久供电，或在需长期供电但无人看守的场合下供电。

主权项

一种3D式PIN结构α辐照电池的制备方法，包括以下步骤：1)清洗：对SiC样片进行清洗，以去除表面污染物；2)生长N型低掺杂外延层：利用化学气相淀积CVD法在清洗后的SiC样片表面外延生长一层掺杂浓度为1x1015～2x1015cm‑3，厚度为5～10μm的N型低掺杂外延层；3)生长P型高掺杂外延层：利用化学气相淀积CVD法在N型低掺杂外延层表面外延生长一层掺杂浓度为1x1019～5x1019cm‑3，厚度为1～2μm的P型高掺杂外延层；4)淀积欧姆接触电极：在P型高掺杂外延层表面利用电子束蒸发法淀积一层厚度为300nm的Ni金属层，作为刻蚀沟槽的掩膜和P型欧姆接触金属；利用电子束蒸发法在SiC衬底未外延的背面淀积厚度为300nm的Ni金属层，作为N型欧姆接触电极；1100℃下氮气气氛中快速退火3分钟；5)光刻图形：按照核电池沟槽的位置制作成光刻版；在淀积的Ni金属层表面旋涂一层光刻胶，利用光刻版对光刻胶进行电子束曝光，形成腐蚀窗口；对腐蚀窗口处的Ni金属层进行腐蚀，露出P型高掺杂外延层，得到P型欧姆接触电极和沟槽腐蚀窗口；6)刻蚀沟槽：利用电感耦合等离子体ICP刻蚀技术，刻出用于放置α放射源，深度为6.5～12μm，宽度为5～14μm，间距为12～25μm的至少两个沟槽；7)放置α放射源：采用淀积或涂抹的方法，在沟槽中放置α放射源，得到3D式PIN结构α辐照电池。