—氮化镓器件，其内部结构依次为：p型格栅接触电极层，p型氮化镓帽子层，p型氮化铝

　　2.如权利要求1所述的基于镍‑63源和氮化镓器件的微型核电池，其中，所述p型格栅接

　　触电极层采用Ni/Au复合金属层，Ni金属层和Au金属层的厚度都介于5nm～30nm之间。

　　3.如权利要求2所述的p型格栅接触电极层主栅条宽介于0.5mm～1mm之间，从栅条宽介

　　于10μm～30μm之间，相邻从栅条间隙宽介于200μm～500μm之间。

　　4.如权利要求1所述的基于镍‑63源和氮化镓器件的微型核电池，其中，所述p型氮化镓

　　帽子层的厚度介于0.01μm～0.03μm之间且优选厚度为0.01μm。

　　5.如权利要求1所述的基于镍‑63源和氮化镓器件的微型核电池，其中，所述p型氮化铝

　　，该窗口层的厚度介于0.01μm～0.03μm之间且优选厚度为0.02μm。

　　6.如权利要求1所述的基于镍‑63源和氮化镓器件的微型核电池，其中，所述p型氮化镓

　　7.如权利要求1所述的基于镍‑63源和氮化镓器件的微型核电池，其中，所述n型氮化镓

　　8.如权利要求1所述的基于镍‑63源和氮化镓器件的微型核电池，其中，所述n型氮化铝

　　9.如权利要求1所述的基于镍‑63源和氮化镓器件的微型核电池，其中，所述n型氮化镓

　　近年来，以低功率电子器件技术为核心的微机电系统逐渐向体积更小、质量更轻、

　　功率更低、便于移动、性能稳定、低成本和可植入等方向发展。微型电源作为微机电系统重

　　要的组成部分，它一般由化学电池和太阳能电池组成。然而，化学电池因能量密度较低，体

　　积较大、难以集成化，需要补充燃料或间断性充电等缺点而无法满足微机电系统的一些工

　　作要求。微型太阳能电池具有清洁、安全、技术成熟、能量密度高等特点。但是，这种类型电

　　池在黑暗或者光线不稳定的环境中是无法持续稳定工作的。可见，传统的微型电池极大地

　　限制了微机电系统的进一步发展。因此，研究具有体积微小、质量轻、使用寿命长、能量密度

　　源瓶颈问题而引起广泛的关注与研究。单晶硅率先成为β辐射伏特效应微型核电池的换能

　　材料。因为它具有成本低、制作工艺精良、晶体掺杂技术成熟、晶体杂质和缺陷复合中心少

　　等一系列优点。但是，这种类型核电池的辐射损伤严重，使用寿命很短。后来，由于半导体材

　　料与换能器件制备工艺发展滞后，β辐射伏特效应微型核电池未能取得显著的研究进展。直

　　到20世纪60、 70年代，随着空间探测科学和医疗领域对长寿命微型电源的需求增加，它们

　　重新得到关注与研究。特别是随着半导体器件加工工艺日益成熟，采用微纳米加工工艺可

　　将其微型化和集成化到微纳米量级，制作成本不断降低，并且已经实现了批量的工业生产。

　　这大大促进了β辐射伏特效应微型核电池的发展。概括的说，这类核电池具有寿命长、可微

　　型化和可集成化、工作可靠、对环境适应性强、维护频率低、比容量高、不依赖燃料和太阳光

　　等优点。因而，它们在航空航天航海领域、深海深地极地领域、医学领域和微机电系统中的

　　β辐射伏特效应微型核电池的核心部件是β放射源和半导体换能器件。它的工作原

　　理是：β放射源释放的载能β粒子与半导体材料相互作用，通过电离激发过程在半导体材料

　　内部产生大量的辐生电子‑空穴对。半导体器件的内建电场会将大部分辐生电子‑空穴对分

　　开，通过一种有识别性的输运机制使带负电的自由载流子(电子)向阴极迁移，带正电的自

　　由载流子(空穴)向阳极迁移。最后，经过外电路负载中电流做功将放射源的衰变能转换为

　　电能。近年来，随着β辐射伏特效应微型核电池的不断发展，镍‑63源是常用的放射源。在半

　　导体材料的选择上，宽禁带材料制成的换能器件有利于提升核电池的能量转换效率。氮化

　　镓是备受关注的第三代宽禁带半导PG中国电子技术有限公司体材料，它具有较高的热导率、较强的抗辐射能力、较大

　　的击穿电压和电子饱和速率、环境稳定性好等特点。这些特点使得氮化镓器件在核辐射探

　　测器与β辐射伏特效应微型核电池领域的应用十分广泛。研究表明：基于氮化镓器件的β辐

　　射伏特效应微型核电池具有开路电压大，能量转换效率高和抗辐射能力强等特点，它是微

　　本发明提供了一种基于镍‑63源和氮化镓器件的微型核电池。这种电池的基本结

　　构包括：镍‑63源，氮化镓器件和电池防护层。其中，氮化镓器件的内部结构依次为:p型格栅

　　所述镍‑63源1为薄片状固态放射源，其厚度介于0.3μm～6μm之间。将薄片状镍‑63

　　源1耦合加载到所述p型格栅接触电极层2的上表面，镍‑63源1的横截面积等于p型格栅接触

　　所述p型格栅接触电极层2采用Ni/Au复合金属层。利用电子束金属蒸镀机在p型氮

　　化镓帽子层3的上表面依次蒸镀Ni金属层和Au金属层构成Ni/Au复合金属层，Ni金属层和

　　所述p型格栅接触电极层2主栅条宽介于0 .5mm～1mm之间，从栅条宽介于10μm～

　　，该帽子层的厚度介于0.01μm～0.03μm之间且优选厚度为0.01μm。

　　所述三氧化二铝衬底层9选用单面抛光β相蓝宝石，其晶向为(001)，该衬底层的厚

　　所述n型接触电极层10为Ti/Ni/Ti/Au复合金属层。利用电子束金属蒸镀机在n型

　　高掺杂氮化镓缓冲层8上表面的n型台阶上依次蒸镀Ti金属层、Ni金属层、Ti金属层和Au金

　　属层构成Ti/Ni/Ti/Au复合金属层。n型接触电极层10内部的Ti金属层、Ni金属层、Ti金属层

　　的厚度都介于10nm～30nm之间，Au金属层的厚度介于80nm～200nm之间。

　　需要说明的是，本发明提供的是一种基于镍‑63源和氮化镓器件的微型核电池基

　　片。实际应用中可以根据具体需要将该电池基片切割成一种基于镍‑63源和氮化镓器件的

　　微型核电池。例如，当制备完成的核电池基片横截面的尺寸为3英寸，若获得横截面尺寸为

　　1cmх1cm  的微型核电池，在充分利用基片面积的基础上可以得到25～30块核电池单元。

　　本发明中提供了一种基于镍‑63源和氮化镓器件的微型核电池。这是一种体积小、

　　可集成、使用寿命长、开路电压大、能量转换效率高、维护频率低且抗辐照能力强的微型电

　　本发明中所述氮化镓器件的内部结构依次为：p型格栅接触电极层2，p型氮化镓帽

　　以三氧化二铝为衬底，利用三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)、

　　步骤1：准备三氧化二铝晶圆。首先，选用单面抛光β相蓝宝石，其晶向为(001)，常

　　见的此类晶圆的横截面尺寸介于3～4英寸之间，厚度介于200μm～500μm之间。其次，采用丙

　　酮、甲醇和去离子水等清洗晶圆表面的杂质，烘干基片，获得三氧化二铝衬底层9。

　　首先，在预先形核的三氧化二铝衬底层9的抛光表面外延生长n型氮化镓缓冲层8，

　　厚度介于0.5μm～3.5μm之间且优选厚度为1.5μm；接着，在n型氮化镓缓冲层8的上表面外延

　　首先，在n型氮化镓基区层6的上表面外延生长p型氮化镓发射层5，该发射层的镁

　　度介于  0.1μm～0.3μm之间且优选厚度为0.1μm；接着，在p型氮化镓发射层5的上表面外延

　　，该帽子层的厚度介于0.01μm～0.03μm之间且优选厚度为0.01μm。

　　步骤4：利用工业标准湿法清洗工艺(RCA)去除所述p型氮化镓帽子层3上表面的杂

　　步骤5：首先，使用紫外光刻机光刻技术和电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术，在n

　　型氮化镓缓冲层8上得到n型台阶；接着，利用电子束金属蒸镀机在n型台阶上依次蒸镀Ti金

　　属层、Ni金属层、Ti金属层和Au金属层形成n型接触电极层10。其中，n型接触电极层10  内部

　　的Ti金属层、Ni金属层、Ti金属层的厚度都介于10nm～30nm之间，Au金属层的厚度介于80nm

　　步骤6：结合紫外光刻机光刻技术和电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术，利用电子

　　束金属蒸镀机在p型氮化镓帽子层3的上表面制备p型格栅接触电极层2。p型氮化镓帽子层3

　　的上表面在依次蒸镀Ni金属层和Au金属层构成Ni/Au复合金属层，Ni金属层和Au金属层的

　　厚度都介于5nm～30nm之间。p型格栅接触电极层2的主栅条宽介于0.5mPG中国电子技术有限公司m～1mm之间，从栅条

　　宽介于10μm～30μm之间，相邻从栅条间隙宽介于200μm～500μm之间。

　　步骤1：从放射性核素生产与销售公司购买镍‑63源。所述镍‑63源1为薄片状固态

　　放射源，其厚度介于0.3μm～6μm之间。将薄片状镍‑63源1耦合加载到所述p型格栅接触电极

　　层2的上表面，镍‑63源1的横截面积等于p型格栅接触电极层2的横截面积。

　　步骤2：制备完成所述氮化镓器件的基础上，将镍‑63源1和氮化镓器件集成为微型

　　实际制备过程中可以在镍‑63源1的上、下表面分别粘接一个由上述步骤制备而成

　　的氮化镓器件，制成基于相同原理和制备技术的另一种基于镍‑63源和氮化镓器件微型核

　　步骤3：整个装置放置在电池防护层11内部，该防护层由超轻铝箔构成，厚度大于

　　需要说明的是，本发明提供的是一种基于镍‑63源和氮化镓器件的微型核电池基

　　片。实际应用中可以根据具体需要将该电池基片切割成一种基于镍‑63源和氮化镓器件的

　　微型核电池。例如，当制备完成的核电池基片横截面的尺寸为3英寸，若获得横截面尺寸为

　　1cmх1cm  的微型核电池，在充分利用基片面积的基础上可以得到25～30块核电池单元。

　　本发明所述的具体实施例详细说明了一种基于镍‑63源和砷化镓p‑n结器件的微

　　型核电池设计的基本原理和具体的技术方案。本发明的具体实施例并不用于限制本发明所

　　述核电池的设计和制备。进一步地，凡是在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同

　　替换、改进等均包括在本发明的权利保护范围之内。更进一步地，本发明说明书中为了阐述

　　简单和清晰，附图只是对一般性结构进行说明，省略了部分众所周知的结构以避免不必要