应用Monte Carlo方法对GaN基微型核电池的研究.pdf

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1、2013年第32卷第7期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)11应用MonteCarlo方法对GaN基微型核电池的研究笪凯，戴昌鸿，郭航(1．厦门大学物理与机电工程学院，福建厦门361005；2．厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院，福建厦门361005)摘要：应用MonteCarlo方法，建立了电子入射到半导体材料中的路径模型。基于此模型进行仿真，可以得到电子在半导体材料中的穿透深度和能量分布。对以同位素Ni-63为放射源的GaN基PN结微型核电池进行

2、MonteCarlo分析，得出入射电子在GaN中的穿透路径和能量分布，以确定入射电子在GaN中能量最集中的位置，将GaN基PN结的结深设置在该位置可以大幅提高收集效率，进而提高输出功率与能量转换效率。实验中，分别制备了结深为1000，450rim，放射源为Ni-63的GaN基微型核电池，测试结果验证了经优化结深为450nm的微型核电池其电学输出性能有明显提高，能量转换效率达到了1．47％，输出功率达到了微瓦级。该结果可以为GaN基微型核电池的设计与制造提供有效的参考依据。关键词：MonteCarlo方法；穿

3、透深度；能量分布；PN结深；微型核电池；Ni--63中图分类号：TN303文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)07--0011--04StudyofGaNbetavoltaicmicrobatteryusingMonteCarlomethodDAKai，DAIChang—hong，GUOHang，。(1．SchoolofPhysicsandMechanicalandElectricalEngineering，XiamenUniversity，Xiamen361005，China；2．Pen

4、-DungSahInstituteofMicro·NanoScienceandTechnology，XiamenUniversity，Xiamen361005，China)Abstract：AtrajectorymodelofincidentelectronsinsemiconductormaterialsisbuiltusingMonteCarlomethod，andbasedonthismodel，simulationcanbecarriedouttoachievepenetrationdepthand

5、energydistributionofincidentelectronsinsemiconductors．GaNPNiunctionbetavohaicmierobatteriesusingradioisotopesNi-63assourcesarestudiedtoobtainthepenetrationpathandenergydistributionofincidentelectronsintoGaN．TheareawherethebetaenergyisconcentratedinGaNcanbe

6、shownbyanalyzingsimulationresult，andthecollectioneficiencyofbetaenergycanbehighlyincreasedifthePNjunctiondepthoftheGaNmicrobatteryissetnearthedepthwherethebetaenergyisconcentrated．Experimentally，GaNbetavohaicmicrobatteriesusingNi-fi3assource，withdepthofjun

7、ctionis1000，450nmseparately，arefabricatedandtested，andtheresultshowsthattheelectricaloutputperformanceofthemicrobatteryisgreatlyimprovedwhenthemicrobatteryhasitsjunctiondepthoptimizedbyMonteCarlomethod．TheenergyconversioneficiencyofthedevelopedGaNmicrobatt

8、eryistestedas1．47％andoutputpowerisinthescaleofmicrowatt．Theresuhcanprovideeffectivereferencefordesignand．fabricationofGaNbeta-voltaicmicrobattery．Keywords：MonteCarlomethod；penetrationdepth；energydistribution；