[发明专利]基于63

权利要求书

1.基于⁶³NiO载流子传输层的异质结高效率核电池，其特征在于，该核电池包括从下至上依次层叠的：蓝宝石衬底、非掺杂GaN缓冲层、P型GaN空穴收集层、P型⁶³NiO载流子传输层和N型ZnO电子收集层；所述⁶³NiO载流子传输层发射出的β粒子，通过辐射电离效应，产生空穴电子对，在内建电场的作用下，电子向所述N型ZnO电子收集层移动并被N型ZnO电子收集层收集，空穴向所述P型GaN空穴收集层移动并被P型GaN空穴收集层收集，形成电流。

2.根据权利要求1所述的基于⁶³NiO载流子传输层的异质结高效率核电池，其特征在于，所述P型GaN空穴收集层、P型⁶³NiO载流子传输层和N型ZnO电子收集层组成PPN型梯度组分异质结。

3.根据权利要求1或2所述的基于⁶³NiO载流子传输层的异质结高效率核电池，其特征在于，在所述P型GaN空穴收集层和N型ZnO电子收集层上分别设有Ni/Au电极，所述Ni/Au电极之间设有电阻。

4.根据权利要求3所述的基于⁶³NiO载流子传输层的异质结高效率核电池，其特征在于，所述P型GaN空穴收集层上蒸镀的Ni/Au金属电极，Ni和Au的厚度分别为20nm和20nm。

5.根据权利要求3所述的基于⁶³NiO载流子传输层的异质结高效率核电池，其特征在于，所述N型ZnO电子收集层上蒸镀的Ti/Au金属电极，Ti和Au的厚度分别为30nm和50nm。

6.根据权利要求1所述的基于⁶³NiO载流子传输层的异质结高效率核电池，其特征在于，所述P型GaN空穴收集层为Mg掺杂薄膜，厚度为4μm～12μm。

7.根据权利要求1所述的基于⁶³NiO载流子传输层的异质结高效率核电池，其特征在于，所述P型⁶³NiO载流子传输层为Cu掺杂薄膜，厚度为300nm～350nm。

8.根据权利要求1所述的基于⁶³NiO载流子传输层的异质结高效率核电池，其特征在于，所述N型ZnO电子收集层为Al掺杂薄膜，厚度为4.5～9μm。

9.根据权利要求1所述的基于⁶³NiO载流子传输层的异质结高效率核电池，其特征在于，所述蓝宝石衬底为(001)取向的六方Al₂O₃层。

10.基于权利要求1-9任意一项所述的基于⁶³NiO载流子传输层的异质结高效率核电池的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一：在热浓硫酸和浓磷酸体积比为3：1的混合液中清洗(001)取向的蓝宝石衬底至少5分钟；

步骤二：利用有机金属化学气相沉积法，首先在500℃～600℃生长一层非掺杂GaN缓冲层，厚度为1～2μm；再将温度调到1000℃，生长Mg掺杂的P型GaN空穴收集层，厚度为4～12μm；

步骤三：利用溶胶-凝胶法沉积Cu掺杂的P型⁶³NiO载流子传输层，以含有放射性核素⁶³Ni的四水合乙酸镍⁶³Ni(CH₃COO)₂·4H₂O为前驱体，以乙二醇甲醚CH₃OCH₂CH₂OH作为溶剂,乙醇胺C₂H₇NO作为稳定剂，在常温下搅拌，使⁶³Ni(CH₃COO)₂·4H₂O粉末全部溶解；向前驱体混合溶液中加入五水乙酸铜Cu(CH₃COO)₂·5H₂O粉末，加热搅拌过滤，得到无色透明均质溶胶；预留出Ni/Au电极的位置，在P型GaN空穴收集层上均匀旋涂制备的溶胶，在600℃下进行热处理，重复多次，得到厚度为300～350nm掺杂Cu的⁶³NiO薄膜；

步骤四：利用有机金属化学气相沉积法在⁶³NiO载流子传输层上生长Al掺杂的N型ZnO电子收集层，厚度为4.5～9μm；

步骤五：采用光刻法在Mg掺杂的P型GaN空穴收集层蒸镀Ni/Au电极；首先在P型GaN空穴收集层涂黏附剂，然后再涂光刻胶，在90℃低温环境下烘2min，光刻出所需的电极图形；之后在90℃低温环境下烘2min，对样品进行显影处理；最后利用真空热电子束蒸发系统，蒸镀Ni/Au金属电极，Ni和Au的厚度分别为20nm和20nm；

步骤六：剥离剩余的光刻胶，在空气氛围中，550℃的温度下退火10min，使Ni/Au双层金属电极合金化；

步骤七：采用光刻法在Al掺杂的N型ZnO电子收集层上蒸镀Ti/Au电极9；与所述步骤五工艺流程相同，Ti和Au的厚度分别为30nm和50nm；

步骤八：剥离剩余的光刻胶，在氮气氛围中，300℃的温度下退火1min，使Ti/Au双层金属电极合金化。