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  • I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池及其制作方法
I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池及其制作方法 授权有效中;
  • 专利(申请)号: CN201110318293.4
  • 专利类型: 发明;
  • 主分类: G物理;
  • 产业领域: 制造;核物理
  • 专利来源: 科研院所;
  • 申请日: 2011-10-19
  • 原始申请人: 西安电子科技大学
  • 当前专利权人: 陕西半导体先导技术中心有限公司
  • 交易方式: 转让; 许可;
  • 其他交易方式:
  • 参考价格(元): ¥面议
  • 联系方式: 远诺技术转移-薛老师15249297273

陕西半导体先导技术中心

陕西半导体先导技术中心成立于2017年5月,为适应国家产业发展战略需求,按企业化运营模式而成立的共性企业研发平台。主要致力于加快半导体前沿关键技术研发创新,推动以先进半导体器件和第三代半导体为核心的产业创新,服务于中国先进半导体的技术创新和成果转化。并建立半导体技术人才实习与培养的新一代体系,最终成为国家级半导体产业新技术和新工艺的推广转化基地。



摘要

【 中文摘要 】本发明公开了一种I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池及其制作方法,主要解决现有技术中能量转换效率降低的问题。本发明的肖特基结型核电池自下而上依次包括n型欧姆接触电极(8)、掺杂浓度为1×1018~7×1018cm-3的n型SiC衬底样片(7)、n型SiC外延层(6)、SiO2钝化层(5)、肖特基金属接触层(4)、肖特基接触电极(3)、键合层(2)和放射性同位素源层(1),其中n型SiC外延层(6)通过注入能量为2000KeV~2500KeV,剂量为5×1013~1×1015cm-2的钒离子形成掺杂浓度为1×1013~5×1014cm-3的n型SiC外延层。本发明具有电子空穴对收集率,器件的开路电压和能量转换效率高的优点,可作为微系统的片上电源、心脏起搏器的电源和手机备用电源。

【 英文摘要 】The invention discloses a silicon carbide Schottky junction type nuclear cell with a vanadium-doped I layer and a production method of the silicon carbide Schottky junction type nuclear cell, mainly solving the problem of lowered energy conversion efficiency in the prior art. The Schottky junction type nuclear cell provided by the invention comprises an n-type ohmic contact electrode (8), an n-type SiC substrate sample (7) with a doping concentration of 1*10<18>-7*10<18>cm<-3>, an n-type SiC epitaxial layer (6), an SiO2 passivation layer (5), a Schottky metal contact layer (4), a Schottky contact electrode (3), a bonding layer (2) and a radioisotope source layer (1) from bottom to top, wherein the n-type SiC epitaxial layer (6) which has the doping concentration of 1*10<13>-5*10<14>cm<-3> is formed through injecting vanadium ions of which the energy is 2000 KeV-2500 KeV and the dosage is 5*10<13>-1*10<15>cm<-2>. The silicon carbide Schottky junction type nuclear cell with the vanadium-doped I layer has the advantages of high electron-hole pair collection ratio, high open circuit voltage and high energy conversion efficiency, and can be served as an on-chip power supply of a microsystem, a power supply of a cardiac pacemaker and an emergency power supply of a mobile phone.

技术摘要(来自于incoPat)

【 用途 】

机械设备其它机械设备类心脏起搏器
电力动力其它电力动力类供电
电池i层钒掺杂碳化硅肖特基结型核电池
电子电器电话手机

【 技术功效 】

技术功效句提高产生的电子空穴对的收集率; 增大耗尽区宽度; 不仅提高了核电池开路电压而且有效的减少了金属层对低能入射粒子的阻挡; 故I层的载流子掺杂浓度极低
技术功效短语提高收集率; 增大耗尽区宽度; 开路减少阻挡; 提高核电池; 掺杂浓度低
技术功效1级收集率; 宽度; 阻挡; 核电池; 浓度
技术功效2级收集率提高; 宽度提高; 阻挡降低; 核电池提高; 浓度降低
技术功效3级收集率提高; 耗尽区宽度提高; 开路阻挡降低; 核电池提高; 掺杂浓度降低
技术功效TRIZ参数03-长度;

分类号

【技术分类】

主分类号

G21H1/00;

  • G 物理

  • G21

    核物理;核工程

  • G21H

    从放射源取得能量;其他地方不包括的放射源辐射的应用;宇宙射线的利用(核辐射或X射线辐射的测量入G01T;聚变反应堆入G21B;核反应堆入G21C;由在结构上与灯相联的外部微粒子辐射或放射性材料激励填充气体发光的灯入H01J65/04,H01J65/06)

  • G21H1/00

    从放射源取得电能的装置,例如,从放射性同位素[2006.01]

IPC分类号

【行业分类】

国民经济行业分类

制造业

国民经济行业(主)

制造业

新兴产业分类

太阳能产业

知识密集型分类

信息通信技术制造业新装备制造业新材料制造业

学科分类

工程物理科学

清洁能源产业

风能产业太阳能产业水力发电产业智能电网产业

数字经济核心产业

数字产品制造业数字技术应用业

专利历程

  • 2011-10-19

    申请日

    CN201110318293.4(当前专利)

    申请号

  • 2012-06-20

    首次公开日

    CN102509569A

    首次公开号

  • 2014-04-16

    授权公告日

    CN102509569B(当前专利)

    授权公告号

  • 2031-10-19

    预估到期日

    计算因素

同族专利

同族专利公开号
扩展同族公开号
DocDB公开号
代理机构陕西电子工业专利中心 61205
代理人王品华; 朱红星
申请语言汉语
审查员康丹丹

权利要求

1.一种I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池,自下而上依次包括n型欧姆接触电极(8)、n型SiC衬底样片(7)、n型SiC外延层(6)、SiO2钝化层(5)、肖特基金属接触层(4)、肖特基接触电极(3)、键合层(2)和放射性同位素源层(1),其特征在于n型SiC衬底样片(7)的掺杂浓度为1×10187×1018cm-3n型SiC外延层(6)的掺杂浓度为1×10135×1014cm-3,且通过注入能量为2000KeV~2500KeV,剂量为5×10131×1015cm-2的钒离子形成。

2.根据权利要求1所述的一种I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池,其特征在于所述n型SiC外延层(6)的厚度为3um~5um。

3.一种制备权利要求1所述的I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池的制作方法,包括如下步骤:
1)在掺杂浓度为1×10187×1018cm-3的高掺杂n型SiC衬底样片上,外延生长厚度为3um~5um,掺氮浓度为1×10155×1015cm-3的初始n型SiC外延层;
2)在初始n型SiC外延层上再进行注入能量为2000KeV~2500KeV,注入剂量为5×10131×1015cm-2的钒离子注入,然后在1450℃~1650℃的高温下热退火20~40分钟进而得到掺杂浓度为1×10135×1014cm-3n型SiC外延层;
3)对掺杂浓度为1×10135×1014cm-3n型SiC外延层进行干氧氧化,形成SiO2钝化层;
4)用反应离子刻蚀法在n型SiC衬底的背面刻蚀SiC层,电子束蒸发Ni/Cr/Au金属层,在1100±50℃温度下,氮气气氛中退火形成欧姆接触电极;
5)在SiO2钝化层的中间利用湿法腐蚀出肖特基接触窗口,并且在该窗口上和窗口周边的SiO2钝化层上淀积半透明高势垒肖特基金属Ni或Pt或Au,剥离分别形
成肖特基金属接触层和肖特基接触电极;
6)在肖特基接触电极上用电子束蒸发Cr/Au形成键合层;
7)在肖特基金属接触层上镀上放射性同位素源Ni-63层,完成I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池的制作。

4.根据权利要求3所述的一种I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池的制作方法,其特征在于注入钒离子的最高浓度大于掺氮后的外延层的掺杂浓度。

5.根据权利要求4所述的I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池的制作方法,其中所述步骤(3)中的干氧氧化,是在工艺条件为温度1100±50℃,时间两小时的条件下进行。

6.根据权利要求4所述的I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池的制作方法,其特征在于步骤(4)所述的电子束蒸发Ni/Cr/Au金属层,其厚度分别为200nm/50nm/200nm。

7.根据权利要求4所述的I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池的制作方法,其特征在于步骤(5)所述的半透明高势垒肖特基金属接触层的厚度小于等于20nm。

8.根据权利要求4所述的I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池的制作方法,其特征在于步骤(7)中所述的同位素源,是通过电镀或化学镀或分子镀镀在肖特基金属接触层上。

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