[发明专利]夹心并联式PIN型β辐照电池及其制备方法

权利要求书

1.一种夹心并联式PIN型β辐照电池，包括：PIN单元和β放射源层，其特征在于：

所述PIN单元，采用由上下两个PIN结并联构成；下PIN结自下而上依次为，N型欧姆接触电极(5)、N型高掺杂4H-SiC衬底(1)、N型低掺杂外延层(2)、P型高掺杂外延层(3)和P型欧姆接触电极(4)；上PIN结自下而上依次为，P型欧姆接触电极(4)、P型高掺杂外延层(3)、N型低掺杂外延层(2)、N型高掺杂4H-SiC衬底(1)和N型欧姆接触电极(5)；

所述β放射源层(6)，夹在上下两个PIN结的P型欧姆接触电极(4)之间，以实现对高能β粒子的充分利用。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于β放射源层(6)采用原子质量为63的镍，即Ni⁶³。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于β放射源层(6)原子质量为147的钷，即Pm¹⁴⁷。

4.根据权利要求1或2或3所述的电池，其特征在于β放射源层(6)的厚度h满足h≤m，其中m为β放射源所释放的高能β粒子在β放射源材料中的平均入射深度，对于β放射源为Ni⁶³的，其取值为：m＝10μm，对于β放射源为Pm¹⁴⁷的，其取值为：m＝16μm。

5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于N型低掺杂外延层(2)的厚度L满足L≥g，其中，g为β放射源所释放的高能β粒子在4H-SiC中的平均入射深度，对于β放射源为Ni⁶³的，其取值为：g＝10μm，对于β放射源为Pm¹⁴⁷的，其取值为：g＝15μm。

6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于衬底(1)采用掺杂浓度为lx10¹⁸cm^-3的N型4H-SiC，P型高掺杂外延层(3)和N型低掺杂外延层(2)均为4H-SiC外延，其中P型高掺杂外延层(3)的掺杂浓度为1x10¹⁹～5x10¹⁹cm^-3，厚度为0.1～0.2μm，N型低掺杂外延层(2)的掺杂浓度为1x10¹⁵～2x10¹⁵cm^-3。

7.一种夹心并联式PIN型β辐照电池的制备方法，包括以下步骤：

第一步，制作下PIN结：

1.1)对SiC样片进行清洗，以去除表面污染物；

1.2)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15～30μm的N型低掺杂外延层；

1.3)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0.1～0.2μm的P型高掺杂外延层；

1.4)利用电子束蒸发法在P型高掺杂外延层表面和SiC衬底未外延的背面淀积厚度为300nm的Ni金属层，分别作为P型欧姆接触电极和N型欧姆接触电极；1100℃下氮气气氛中快速退火3分钟。

第二步，重复步骤1.1)到步骤1.4)制作上PIN结。

第三步，利用分子镀在下PIN结的P型欧姆接触电极或者上PIN结的P型欧姆接触电极上镀一层厚度为3.5～7μm的β放射源。

第四步，利用键合法将上PIN结的P型欧姆接触电极一面与下PIN结的P型欧姆接触电极一面压合在一起，完成夹心并联式PIN型β辐照电池的制作。