[发明专利]外延GaN的串联式PIN结构α辐照电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种外延GaN的串联式PIN结构α辐照电池，主要解决现有技术中制作碳化硅PIN型辐照电池能量转换效率低、输出电压有限的问题。其由上下两个串联的PIN结构成；上PIN结包括N型GaN外延层欧姆接触电极、N型GaN外延层、P型SiC外延层、P型SiC衬底、P型欧姆接触电极；下PIN结包括N型欧姆接触电极、N型SiC衬底、N型SiC外延层、P型GaN外延层、P型GaN外延层欧姆接触电极；每个PIN结中包含多个填满β放射源沟槽，两个PIN结的外延层欧姆接触电极相接触，使上下沟槽镜像对称且相互贯通。本发明具有放射源利用率及能量收集率高，电池输出电压大的优点，用于微纳机电系统等电路的供电。

主权项

一种外延GaN的串联式PIN结构α辐照电池，包括：PIN单元和α放射源，其特征在于：所述PIN单元采用上下两个PIN结串联构成；上PIN结自下而上依次为N型GaN外延层欧姆接触电极(5)、N型GaN外延层(4)、P型SiC外延层(3)、P型SiC衬底(2)、P型欧姆接触电极(1)，下PIN结自下而上依次为N型欧姆接触电极(10)、N型SiC衬底(9)、N型SiC外延层(8)、P型GaN外延层(7)、P型GaN外延层欧姆接触电极(6)；所述每个PIN结中均设有n个沟槽(11)，其中n≥2；所述上PIN结的N型GaN外延层欧姆接触电极(5)与下PIN结的P型GaN外延层欧姆接触电极(6)接触在一起，使上下PIN结中沟槽(11)形成镜面对称、相互贯通的一体结构，每个沟槽内均填满α放射源(12)；所述沟槽(11)的宽度L满足L≤2g，其中，g为α放射源(12)释放的高能释放的高能α粒子在α放射源中的平均入射深度，对于α放射源为Am241的，其取值为：g＝7.5μm，对于α放射源为Pu238的，其取值为：g＝10μm；所述沟槽(11)的深度h满足m+q<h<m+q+r，其中，对于上PIN结，m为N型GaN外延层(4)的厚度，q为N型GaN外延层欧姆接触电极(5)的厚度，r为P型SiC外延层(3)的厚度；对于下PIN结，m为P型GaN外延层(7)的厚度，q为P型GaN外延层欧姆接触电极(6)的厚度，r为N型SiC外延层(8)的厚度。