基于石墨烯的肖特基结辐射伏特同位素电池

作者：王晓彧; 韩运成^*; 张佳辰; 任雷; 柳伟平; 李桃生

来源：微纳电子技术, 2021, 58(01): 10-39.

DOI：10.13250/j.cnki.wndz.2021.01.002

• 石墨烯
• 同位素电池
• 太阳电池
• 肖特基结
• 辐射伏特效应
• 能量转换效率

从传统肖特基结辐射伏特同位素电池金属电极存在的对放射源衰变粒子的阻挡及导电性不理想的问题出发,借鉴石墨烯肖特基结太阳电池结构,将石墨烯/硅肖特基结引入辐射伏特同位素电池中,在63 Ni放射源的照射下验证石墨烯/硅肖特基结换能单元在辐射伏特同位素电池中应用的可行性。研究结果发现,基于硝酸掺杂,当少层(3～5层)石墨烯经过4次转移叠加后,石墨烯/硅肖特基结换能单元在活度为5 mCi/cm2的63 Ni放射源照射下,获得了48 mV的开路电压和30.3 nA/cm2的短路电流密度,能量转换效率约0.1%,其电性能输出显著优于传统金/硅肖特基结换能单元。由此可见,使用石墨烯作为金属电极层的肖特基结换能单元,相较于传统的金属电极,不仅降低了其对放射源β粒子的阻挡作用,还提高了电极层对电子-空穴对的传输作用,说明了石墨烯在辐射伏特同位素电池中的应用是可行的。

• 单位
  中国科学技术大学; 中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所