採用鉕-147的氮化鎵pn結型微型放射性同位素電池的研究

《採用鉕-147的氮化鎵pn結型微型放射性同位素電池的研究》是依託廈門大學，由郭航擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：採用鉕-147的氮化鎵pn結型微型放射性同位素電池的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：郭航
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

微納米技術尤其是MEMS技術在過去的二十年里取得了迅速發展,各種各樣的微納器件被研製出來,但微能源技術是一個瓶頸。微型放射性同位素電池是解決這一問題的一個新方法。本項目提出研究採用鉕-147的氮化鎵（GaN）pn結型微型放射性同位素電池，以提高輸出功率與能量轉換效率，通過理論分析、最佳化設計與以加工工藝的探索與改進，解決理論分析設計與實際製造中的關鍵問題，研製輸出功率達毫瓦、能量轉換效率達3-4%的pn結型微型放射性同位素電池，這為研究開發用於各種微納米型裝置的長期穩定供能的微電源技術奠定基礎。

結題摘要

微納米技術尤其是MEMS技術在過去的二十年里取得了迅速的發展，各種各樣的的微納米器件被研製出來，但微能源始終是一個瓶頸。微型放射性同位素電池, 也稱為微型核電池，是解決這一問題的一個新方法。本項目提出採用鉕-147的氮化鎵（GaN）pn結型微型放射性同位素電池，以提高輸出功率與能量轉換效率。研究中，從理論與器件的微製造及測試分析兩個方面對這一新型的微型核電池進行了深入研究。在理論方面，從半導體pn結理論與MONTE CARLO方法出發對包括鉕-147在內的Beta型同位素在GaN與Si半導體中的輸運建立了模型，進行了分析計算，得出了能夠獲得高能量輸出的pn結的最佳化結構參數與摻雜濃度參數，在此基礎上，運用MOCVD技術與微製造技術製備了GaN基、Si基的pn結型，肖特基結以及多孔矽型的微型核電池。目前單體電池的輸出功率已達到百微瓦的水平，能量轉換效率可達3%以上， 可以為多種微納米器件提供長期供能。