[发明专利]一种基于β辐射伏特效应GaAs基同位素电池

权利要求书

1.一种基于β辐射伏特效应砷化镓GaAs基同位素电池，其特征在于，包括GaAs基换能单元、设置于所述GaAs基换能单元上的辐致发光材料层、设置于所述辐致发光材料层上的β辐射同位素源；

所述GaAs基换能单元包括由下至上依次设置的N面电极、GaAs衬底层、缓冲层、背散层、基层、发射层、窗口层、帽子层和P面电极，所述辐致发光材料层设置在所述P面电极。

2.根据权利要求1所述的基于β辐射伏特效应GaAs基同位素电池，其特征在于，所述N面电极由钛、铂或金进行镀膜制成，所述N面电极大于100nm，镀膜工艺为磁控溅射或电子束蒸发工艺。

3.根据权利要求1所述的基于β辐射伏特效应GaAs基同位素电池，其特征在于，所述GaAs衬底层是N型掺杂，掺杂浓度为8E+17到4E+18cm^-3。

4.根据权利要求3所述的基于β辐射伏特效应GaAs基同位素电池，其特征在于，所述GaAs衬底层上的所述缓冲层、所述背散层、所述基层、所述发射层、所述窗口层、所述帽子层由采用金属有机化学气相沉积MOCVD或分子束外延MBE技术生长得到。

5.根据权利要求1或4所述的基于β辐射伏特效应GaAs基同位素电池，其特征在于，所述缓冲层为N型掺杂的GaAs材料，厚度为0.1-2.0μm，掺杂浓度为1E+16cm^-3。

6.根据权利要求5所述的基于β辐射伏特效应GaAs基同位素电池，其特征在于，所述背散层为N型掺杂的AlGaAs材料，厚度为0.1-1.0μm，掺杂浓度为1E+18到1E+19cm^-3。

7.根据权利要求6所述的基于β辐射伏特效应GaAs基同位素电池，其特征在于，所述基层为N型掺杂的GaAs材料或AlGaAs材料，厚度为2-6μm，掺杂浓度为5E+17到8E+18cm^-3。

8.根据权利要求7所述的基于β辐射伏特效应GaAs基同位素电池，其特征在于，所述发射层为P型掺杂的GaAs材料，厚度为0.5-3.6μm，掺杂浓度为2E+18到1E+19cm^-3。

9.根据权利要求8所述的基于β辐射伏特效应GaAs基同位素电池，其特征在于，所述窗口层为P型掺杂的AlGaAs材料，厚度为0.5-1.0μm，掺杂浓度为8E+18到1E+19cm^-3。

10.根据权利要求9所述的基于β辐射伏特效应GaAs基同位素电池，其特征在于，所述帽子层为P型掺杂的GaAs材料，厚度为0.01-0.05μm，掺杂浓度大于2E+19cm^-3。

11.根据权利要求10所述的基于β辐射伏特效应GaAs基同位素电池，其特征在于，所述P面电极由金、锗或镍材料镀膜形成，厚度为200nm-400nm，镀膜工艺为磁控溅射或电子束蒸发工艺，通过刻蚀工艺或剥离工艺制备成网格状，以使得β辐射粒子辐射到换能单元中。

12.根据权利要求10所述的基于β辐射伏特效应GaAs基同位素电池，其特征在于，所述P面电极为整面石墨烯电极。

13.根据权利要求1所述的基于β辐射伏特效应GaAs基同位素电池，其特征在于，所述辐致发光材料为无机荧光材料、闪烁材料、惰性气体或有机化合物。

14.根据权利要求1所述的基于β辐射伏特效应GaAs基同位素电池，其特征在于，所述β辐射同位素源为³H、³³P、³⁵S、⁶³Ni、⁸⁵Kr、⁹⁰Sr/⁹⁰Y或¹⁴⁷Pm中一种。