Регистрация / Вход
Прислать материал

Моделирование планарной конструкции бетавольтаического элемента с двухсторонним преобразованием

Фамилия
Кочкова
Имя
Анастасия
Отчество
Ильинична
Номинация
Нанотехнологии
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Полупроводниковой электроники и физики полупроводников
Академическая группа
МЭН-16-2-2
Научный руководитель
доц., к.т.н. Леготин С.А.
Название тезиса
Моделирование планарной конструкции бетавольтаического элемента с двухсторонним преобразованием
Тезис

На данный момент большой интерес представляют собой источники электрической энергии на радиоизотопах  с длительным сроком службы. Они могут быть использованы в микроэлектромеханических системах и датчиках различного назначения.

Важнейшей задачей в конструировании бетавольтаических преобразователей является увеличение эффективности сбора зарядов, генерированных бета-излучением [1]. Для повышения эффективности необходимо увеличивать область пространственного заряда (ОПЗ) и оптимизировать глубину залегания p-n-перехода в соответствии с максимальной длиной проникновения бета-частиц Ni63 (2,2 мкм). Эффективность сбора заряда также зависит от длины дрейфа конкретного носителя заряда, которая связана с подвижностью носителей, напряженностью электрического поля и временем жизни носителей заряда.

В связи с этим в работе предложена планарная конструкция бетавольтаического элемента с двухсторонним преобразованием (рис. 1) и проведено моделирование ее работы. Выбранная конструкция позволила увеличить эффективность сбора носителей заряда.

По результатам моделирования были получены следующие выходные параметры бетавольтаического преобразователя с активностью Ni63 2,7 мКи и толщиной 2мкм:

- ток короткого замыкания – 47 нА/см2;

- напряжение холостого хода – 131 мВ;

- максимальная мощность – 3,46 нВт/см2.

Данное решение позволило получить более высокие выходные параметры по сравнению с конструкциями, в которых радиоизотоп нанесен только с одной стороны.

Рис. 1 - Бетавольтаический источника питания на основе планарной кремниевой структуры с двухсторонним преобразователем

1. Yurchuk S.Y., Legotin S.A., Murashev V.N., Krasnov A.A., Omel'chenko Y.K., Osipov Y.V., Didenko S.I., Rabinovich O.I., Журнал нано- и электронной физики. 2015. Т. 7. № 3. С. 03014.

2. Krasnov A.A., Legotin S.A., Murashev V.N., Didenko S.I., Rabinovich O.I., Yurchuk S.Y., Omelchenko Y.K., Yakimov E.B., Starkov V.V., DEVELOPMENT AND INVESTIGATION OF SILICON CONVERTER BETA RADIATION 63NI ISOTOPE, В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 11. Сер. "International Scientific Conference on Radiation-Thermal Effects and Processes in Inorganic Materials 2015, RTEP 2015" 2016. С. 012029.