фию і травлення пластин по межах чіпів;
проводять формування вертикального р + шару шляхом глибокої дифузії бору аж до змикання верхнього і нижнього фронтів;
б) - проводять другу фотолитографию і формують іонним легуванням бору дозою D=500 мкКул енергією Е=40 кеВ р + верхню горизонтальну область і р + нижню горизонтальну область;
в) - проводять 3-ую фотолитографию і формують п + контактний шар іонним легуванням фосфору дозою D=300 мкКул з енергією E=40 кеВ;
проводять термічний отжиг радіаційних дефектів при температурі Т=900? С протягом t=40 хвилин;
г) - проводять термічне окислення поверхні пластін при температурі Т=860? С протягом 20 хвилин на товщину оксиду SiO2=35 нм;
проводять четвертий і 5 -у фотолітографії контактних вікон до верхньої п + ??контактної області та нижньої горизонтальної р + області;
д) - осаджують радіоактивний ізотоп - нікель - 63;
е) - ріжуть пластини на чіпи (кристали).
За даною технологією виготовлені на кремнієвих кристалах площею 1см 81см тестові зразки бета батарейок з параметрами кращими, ніж у відомих аналогів. При потужності джерела Ni - 63 2,7 МКюрі безпечного для застосування в побутових умовах, отримано значення напруги холостого ходу більше 0,1 в і струму короткого замикання більше 100 на.
Принцип дії перетворювача заснований на іонізації напівпровідникового матеріалу, наприклад, кремнію бета випромінюванням ізотопів (нікелю, стронцію, кобальту і т.д.). Утворені при цьому електронно діркові пари розділяються полем р-п переходу в області просторового заряду (ОПЗ) і створюють різницю потенціалів на р + і п + областях перетворювача. (Бетагальваніческую е.р.с). При цьому частина електронно-доручених пар може бути зібрана полем р-п переходу також у квазинейтральной області (КНО) на відстані рівному дифузійній довжині носія заряду. Генерований р-п переходами іонізаційний заряд збирається накопичувальним МОП конденсатором.
Приклад практичної реалізації конструкції.
Пропонований перетворювач може бути реалізований на пластинах кремнію КЕФ 5 до ?? см з орієнтацією (100) за технологією, представленої на рис. 3. При цьому як ізотопного джерела може бути обраний 63Ni, який має великий період часу напіврозпаду (100,1 років) і випускає електронне випромінювання з середньою енергією 17 кеВ і максимальною енергією 64 кеВ, практично безпечний для здоров'я людини. Така енергія електронів менше енергії дефектоутворення в кремнії (160 кеВ). При цьому глибина поглинання в кремнії електронів з середньою енергією 17 кеВ становить приблизно 3.0 мкм, а для 90% поглинання - 12 мкм. Дані розміри повинні відповідати глибин залягання р-п переходів і величиною ОПЗ, що досягається на типових кремнієвих структурах. Слід, відзначити, що в якості радіоактивного ізотопу можуть бути використані інші матеріали, наприклад, твердотільний джерело тритію і т.д.
Технічні переваги винаходу:
конструкція бета батарейки дозволяє отримати практично в два рази більшу потужність, в порівнянні зі звичайним р- i-п діодом (розміри п + контактної області багато менше розмірів р + горизонтальних областей і її внеском можна знехтувати);
при цьому генерується енергія накопичується всередині бета батарейки, що в багатьох випадках виключає необхідність застосування зовнішніх акумуляторів і конденсаторів;
при виробництві бета батарейки перетворювача іонізуючих випромінювань використовується мікроелектронна технологія;
конструкція високовольтної батареї збирається з елементарних батарейок шляхом їх склеювання електропровідним клеєм (див рис 4);
сучасні технології виготовлення пластин дозволяють провести утонение пластин кремнію до оптимальних розмірів Н=40 мкм відповідних глибині поглинання бета випромінювання в кремнії, що дозволяє отримувати максимальну потужність випромінювання і, відповідно, ЕРС на одиницю об'єму (ваги) перетворювача ;
таке джерело ЕРС забезпечить пряму зарядку (конденсатора) акумулятора при відсутності сонячних батарей при мінімальному її вазі і розмірах, що важливо, наприклад, для застосування в безпілотних літальних апаратах, вибухонебезпечних приміщеннях - шахтах, нічних індикаторах, розташованих у важкодоступних місцях, електростимулятором серця і т.д.;
? важливою обставиною є також те, що термін служби такого перетворювача визначається періодом напіврозпаду радіоактивного матеріалу, який для 63Ni становить 100,1 років, що більш ніж достатньо в більшості застосувань.
Список літератури
1 Rappaport P. The ...
