GaN基β辐射伏特效应微电池的优化设计研究  

Optimization design of GaN betavoltaic microbattery

作　　者：汤晓斌[1] 刘云鹏[1] 丁丁[1] 陈达[1] 

机构地区：[1]南京航空航天大学材料科学与技术学院核科学与工程系,南京210016

出　　处：《中国科学：技术科学》2012年第4期467-472,共6页Scientia Sinica(Technologica)

基　　金：中国博士后科学基金资助项目(批准号:20100481140);南京航空航天大学基本科研业务费专项科研项目(批准号:Y1065-063)

摘　　要：β辐射伏特效应同位素微电池具有体积小、工作稳定性好、寿命长、能量密度高、抗干扰性强等优点,逐渐成为微能源研究的方向.本文以半导体物理理论为基础,提出基于宽禁带半导体材料GaN和放射性同位素147Pm的同位素微电池最优化设计方案.引入对同位素源自吸收效应的考量,通过蒙特卡罗程序MCNP模拟计算粒子在半导体材料中的输运过程,对同位素源与半导体材料的最优化厚度,半导体材料PN结结深、耗尽区厚度、掺杂浓度,以及电子空穴对的产生及收集情况进行了研究和分析.提出的辐射伏特效应同位素微电池最优化设计方案可实现:147Pm单次衰变在能量转换单元中沉积的能量为28.2keV;同位素电池的短路电流密度为1.636μA/cm2,开路电压为3.16V,能量转化率为13.4%.

关 键 词：氮化镓 半导体材料 同位素电池 

分 类 号：TM910.2[电气工程—电力电子与电力传动]