GaAs基β辐射伏特效应微电池的参量优化设计研究

摘要

考虑放射性同位素源自吸收效应,提出基于半导体材料GaAs和同位素源63 Ni的微电池最优化设计方案,并通过蒙特卡罗程序MCNP模拟计算β粒子在半导体材料中的输运过程,对同位素源与半导体材料的厚度,换能单元PN结结深、耗尽区宽度、掺杂浓度、少子扩散长度,及电子空穴对的产生及收集情况等进行了研究和分析,给出了不同结深下,各物理参量的最佳设计值。在源活度为3.7×107 Bq,PN结表面积为0.01cm2时,提出的辐射伏特效应微电池最优化设计方案可实现:短路电流密度为379.68nA/cm2,开路电压为1.375V,填充因子为84.39%,最大输出功率为440.4nW/cm2,能量转化率为4.34%。