[发明专利]一种宽禁带氧化物肖特基结β核电池单元的制备方法

权利要求书

1.一种宽禁带氧化物肖特基结β核电池单元的制备方法，其特征在于具体工艺为：首先通过两步水热法在基底上生长n型β-Ga₂O₃织构膜，然后高温退火后与石墨烯或碳纳米管或金属Ni/Au膜顶电极组装得到Ga₂O₃基肖特基二极管单元；最后在Ga₂O₃基肖特基二极管单元上贴附超薄63Ni辐射源薄膜得到宽禁带氧化物肖特基结β辐射伏特核电池。

2.根据权利要求1所述的一种宽禁带氧化物肖特基结β核电池单元的制备方法，其特征在于步骤为：

步骤a、在FTO基底上使用硝酸镓作为镓源通过两步法水热生长n型Ga₂O₃织构薄膜，其中第一步水热生长使用乙醇和去离子水的混溶液作为溶剂生长Ga₂O₃种子层,第二步使用水溶液生长Ga₂O₃织构膜, 两步水热生长结束后进行高温退火得到n型β-Ga₂O₃织构膜；

步骤b、在n型β-Ga₂O₃织构膜表面通过漂浮转移覆盖石墨烯顶电极或通过电子束热蒸镀金属Ni/Au膜顶电极或通过L-B膜法构建碳纳米管薄膜顶电极, 得到Ga₂O₃基肖特基二极管单元;

步骤c、将得到Ga₂O₃基肖特基二极管单元与基于电镀法制备的自支撑超薄63Ni辐射源薄膜通过漂浮转移贴附，贴附结束后将样品自然干燥并烘烤，烘烤结束后将样品取下自然冷却至室温，得到宽禁带氧化物肖特基结β辐射伏特核电池。

3.根据权利要求1或2所述的一种宽禁带氧化物肖特基结β核电池单元的制备方法，其特征在于具体步骤为：

步骤a、通过水热法在FTO基底上生长n型β-Ga₂O₃织构薄膜：

（1）、使用丙酮、乙醇、去离子水依次进行清洗FTO基片，清洗干净后烘干备用；

（2）、将体积比为1:1的乙醇和去离子水充分混合，然后加入Ga₂(NO₃)₆·nH₂O充分搅拌混合后形成浓度为1 mol/L的Ga₂(NO₃)₆·nH₂O乙醇水溶液；

（3）、将清洗干净的FTO基片倾斜放入10ml规格反应釜后，向反应釜中加入8ml Ga₂(NO₃)₆·nH₂O乙醇水溶液，其中FTO面朝下；

（4）、密闭下反应釜在90-100℃下反应1-2h，反应结束后自然冷却至室温后，将反应釜内胆中的溶液去除；

（5）、在去离子水中加入Ga₂(NO₃)₆·nH₂O充分搅拌溶解形成浓度为1mol/L的Ga₂(NO₃)₆·nH₂O水溶液，加8ml进入步骤（4）的反应釜中，密闭下反应釜在140-170℃下反应24-36h，反应结束后自然冷却至室温，得到生长有Ga₂O₃织构膜的FTO基片；

（6）、将生长有Ga₂O₃织构膜的FTO基片放入高温炉中在550-850℃下退火12-18h， FTO基底上得到的结构致密的n型β-Ga₂O₃织构膜；

步骤b、β-Ga₂O₃织构膜与石墨烯顶电极组装得到Ga₂O₃基肖特基二极管单元；

（1）、采用CVD方法在Cu箔表面生长单晶石墨烯，然后在石墨烯上覆盖PMMA薄膜，随后放入3mol/L三氯化铁FeCl₃溶液中刻蚀 30−60 min使Cu 完全去除，使PMMA保护的石墨烯薄膜漂浮在溶液表面待用；

（2）、用β-Ga₂O₃织构膜的FTO基底将PMMA保护的石墨烯薄膜轻轻拖出移至去离子水中，使其保持漂浮状态，浸泡30-60min去除干净三氯化铁后在真空状态下40-100℃烘干2-4小时使石墨烯薄膜紧紧贴附Ga₂O₃织构膜，得到Ga₂O₃基肖特基二极管单元；

步骤c、贴附20-23um厚的基于电镀法制备的自支撑超薄63Ni辐射源薄膜，贴附结束后将样品在真空烘箱中40-100℃烘干2-4小时后将样品取下自然冷却至室温，得到宽禁带氧化物肖特基结β辐射伏特核电池。