Si基^63Ni辐射伏特效应同位素电池的优化设计与分析  

作　　者：汤晓斌[1] 丁丁[1] 刘云鹏[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6期655-661,共7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：目前国内外研究的各类微能源中,β辐射伏特效应同位素电池因能量密度高、寿命长、输出性能稳定等优点在许多领域具有广泛的应用前景.本文从辐射伏特效应的基本原理出发,通过蒙特卡罗程序MCNP模拟计算β粒子在半导体材料中的输运过程,得出了辐生电流、开路电压等性能参数的计算公式,探讨了少子扩散长度、掺杂浓度、结深等对性能的影响,并提出了采用硅基63Ni源的同位素电池的最佳设计参数:63Ni源质量厚度为1mg/cm2,单晶硅半导体P区掺杂浓度为1×1019cm?3,N区掺杂浓度为3.16×1016cm?3,结面积为1cm2,结深为0.3?m,总厚度不超过160?m.得到的短路电流、开路电压、最大输出功率及转化率分别为:573.3nA,0.253V,99.85nW,4.94%.为低功率场所,如微型机电系统、心脏起搏器等所需的微能源提供参数依据.

关 键 词：辐射伏特效应 半导体材料 同位素电池 

分 类 号：TM918[电气工程—电力电子与电力传动] TL99[核科学技术—核技术及应用]