【摘 要】
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β辐射伏特效应同位素微电池具有体积小、工作稳定性好、寿命长、能量密度高、抗干扰性强等优点,逐渐成为微能源研究的方向.本文以半导体物理理论为基础,提出基于宽禁带半导
【机 构】
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南京航空航天大学材料科学与技术学院核科学与工程系;
【基金项目】
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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)
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β辐射伏特效应同位素微电池具有体积小、工作稳定性好、寿命长、能量密度高、抗干扰性强等优点,逐渐成为微能源研究的方向.本文以半导体物理理论为基础,提出基于宽禁带半导体材料GaN和放射性同位素147Pm的同位素微电池最优化设计方案.引入对同位素源自吸收效应的考量,通过蒙特卡罗程序MCNP模拟计算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最优化厚度,半导体材料PN结结深、耗尽区厚度、掺杂浓度,以及电子空穴对的产生及收集情况进行了研究和分析.提出的辐射伏特效应同位素微电池最优化设计方案可实现:147Pm单次衰变在能量转换单元中沉积的能量为28.2keV;同位素电池的短路电流密度为1.636μA/cm2,开路电压为3.16V,能量转化率为13.4%.
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