[发明专利]采用氧化锌层改善性能的金刚石肖特基同位素电池及其制备方法

权利要求书

1.采用氧化锌层改善性能的金刚石肖特基同位素电池，其特征在于该采用氧化锌层改善性能的金刚石肖特基同位素电池包括放射源（1）、电池肖特基电极（2）、氧化锌层（3）、本征金刚石层（4）、掺硼p型金刚石层（5）和电池欧姆电极（6），该金刚石肖特基同位素电池从上至下依次由放射源（1）、电池肖特基电极（2）、氧化锌层（3）、本征金刚石层（4）、掺硼p型金刚石层（5）和电池欧姆电极（6）形成叠层结构，其中采用磁控溅射形成厚度为5～20nm的氧化锌层（3），所述的本征金刚石层（4）的厚度为3～15μm。

2.根据权利要求1所述的采用氧化锌层改善性能的金刚石肖特基同位素电池，其特征在于所述的放射源（1）为²⁴¹Am。

3.根据权利要求1所述的采用氧化锌层改善性能的金刚石肖特基同位素电池，其特征在于所述的电池肖特基电极（2）为金、铂或钼。

4.采用氧化锌层改善性能的金刚石肖特基同位素电池的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤实现：

一、在掺硼p型金刚石基底层上，利用微波等离子体化学气相沉积法外延生长本征金刚石层，得到生长有本征金刚石层的金刚石基底；

二、将步骤一得到的生长有本征金刚石层的金刚石基底置于浓H₂SO₄和浓HNO₃的混合溶液中，加热至煮沸处理0.5～1小时，然后依次置于丙酮、去离子水和无水乙醇中进行超声清洗，得到清洗后的生长有本征金刚石层的金刚石基底；

三、将清洗后的生长有本征金刚石层的金刚石基底放置到磁控溅射装置中，在掺硼p型金刚石衬底一侧溅射欧姆电极；

四、在步骤三所得的金刚石基底的本征金刚石层上磁控溅射厚度为5～20nm的氧化锌层；

五、在步骤四所得的金刚石基底的氧化锌层上面通过磁控溅射肖特基金属电极层，即得到包含氧化锌层的金刚石肖特基换能单元；

六、在金刚石肖特基换能单元肖特基电极上加载同位素²⁴¹Am放射源，得到氧化锌层改善性能的金刚石肖特基同位素电池；

其中所述的本征金刚石层的厚度为3～15μm。

5.根据权利要求4所述的采用氧化锌层改善性能的金刚石肖特基同位素电池的制备方法，其特征在于步骤一利用微波等离子体化学气相沉积法外延生长本征金刚石层的沉积过程是在工作温度为750～900℃，工作气压为100～230mBar条件下，控制甲烷与氢气流量比为4～2：96～98，以微波功率为2400～3500W进行本征金刚石层生长，生长完本征金刚石层后，打开微波等离子体化学气相沉积的氧气阀门，设定氧气流量为10～20sccm，气压为10～20mBar，处理5～10分钟。

6.根据权利要求4所述的采用氧化锌层改善性能的金刚石肖特基同位素电池的制备方法，其特征在于步骤二所述的浓H₂SO₄和浓HNO₃的混合溶液是质量浓度为98%的H₂SO₄和质量浓度为65%～68%的HNO₃按体积比为1：1混合。

7.根据权利要求4所述的采用氧化锌层改善性能的金刚石肖特基同位素电池的制备方法，其特征在于步骤三在掺硼p型金刚石衬底一侧溅射钛/金欧姆电极，然后在4×10^-4Pa～8×10^-4Pa的真空度下进行真空退火处理，退火温度为400～500℃，退火时间为10～15min。

8.根据权利要求4所述的采用氧化锌层改善性能的金刚石肖特基同位素电池的制备方法，其特征在于步骤四中采用氧化锌靶，气氛为氩气，控制溅射气压为0.5～2Pa，溅射温度为室温，溅射时间为30～180s。

9.根据权利要求4所述的采用氧化锌层改善性能的金刚石肖特基同位素电池的制备方法，其特征在于肖特基金属电极层的溅射厚度为10～15nm。