GaN基微型核電池的研究.pdf

1、廈門大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成的研究成果。本人在論文寫(xiě)作中參考其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當(dāng)方式明確標(biāo)明，并符合法律規(guī)范和《廈門大學(xué)研究生學(xué)術(shù)活動(dòng)規(guī)范(試行)》。另外，該學(xué)位論文為(邳劬)課題(組)的研究成果，獲得(邳而汐)課題(組)經(jīng)費(fèi)或?qū)嶒?yàn)室的資助，在(孿產(chǎn)哥制)實(shí)驗(yàn)室完成。(請(qǐng)?jiān)谝陨侠ㄌ?hào)內(nèi)填寫(xiě)課題或課題組負(fù)責(zé)人或?qū)嶒?yàn)室名稱，未有此項(xiàng)聲明內(nèi)容的，可以不作特別聲明。)聲明人(

2、簽名)：戮昌鴻QoJ)年D占月岡日摘要摘要微型核電池由于具有能量密度大、壽命長(zhǎng)、受環(huán)境影響小、與MEMs工藝兼容等優(yōu)點(diǎn)，成為了為MEMS和微／納器件供電的重要選項(xiàng)。Si基微型核電池由于受到Si材料禁帶寬度的限制，輸出電壓和轉(zhuǎn)換效率仍較低。GaN是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，基于GaN的微型核電池有更大的開(kāi)路電壓和更高的轉(zhuǎn)換效率。本文對(duì)采用Pm一147作為放射源的GaN微型核電池進(jìn)行了研究。首先，對(duì)基于Pm147的GaN微型核電池進(jìn)行了理論分析

3、。通過(guò)求解少數(shù)載流子連續(xù)性方程得到了輻生電流密度的計(jì)算公式，并推導(dǎo)出了與實(shí)驗(yàn)值相符合的GaN少子遷移率、少子壽命和少子擴(kuò)散長(zhǎng)度公式。在這些計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)GaN微型核電池的性能進(jìn)行數(shù)值模擬。分析了禁帶寬度、摻雜濃度、結(jié)深、表面復(fù)合速率和耗盡區(qū)寬度對(duì)GaN微型核電池輸出性能的影響，得到了使電池性能最佳的參數(shù)值，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)制造提供了重要參考。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了GaN微型核電池的制造與測(cè)試。先使用MOCVD生長(zhǎng)了GaN晶體薄膜，使用xI①、

4、AFM、PL、霍爾效應(yīng)等方法對(duì)其進(jìn)行表征和測(cè)試。然后使用ⅧMS工藝制造了GaN微型核電池，并在暗環(huán)境和紫外環(huán)境下對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果顯示，電池的性能優(yōu)良。最后，進(jìn)行了以多孔氧化鋁作為ICP刻蝕掩膜制備多孔GaN的實(shí)驗(yàn)。先在GaN表面蒸發(fā)一層鋁膜，并使用兩步氧化法得到多孔氧化鋁。然后用該氧化鋁作為刻蝕掩膜，使用ICP刻蝕制備了形貌良好的多孔GaN。多孔GaN的納米級(jí)孔可以產(chǎn)生能帶展寬效應(yīng)，并且能減小對(duì)B粒子的反射率，以其作為基底將可以改善