臺灣博碩士論文加值系統

摘 要
本論文所探討重點在於利用同位素63Ni衰變產生的β粒子能量，應用於N-P接面結構以產生電力。並且配合不同元件之表面結構設計及所使用同位素活度之變化，加以觀察其元件性能表現差異，希望能獲得較佳之電力輸出性能。
在探討不同參數的元件中，實驗結果顯示，在N-P接面結構方面，以空乏區寬度較寬且N型區（Emitter Layer）寬度較窄之佈值條件下，其元件性能表現較佳。此外採用SiO2薄膜覆蓋元件表面，作為表面保護層（Passivate Layer）以及平面式元件結構方式，則可降低元件逆向飽和電流值，進而改善開路電壓表現。且金屬佔表面比例愈低時，其電池性能表現愈佳。
而在有表面保護層以及金屬所佔比例較低之元件條件下，其元件面積較小時，可得高之開路電壓性能表現，但是在短路電流及其輸出功率方面則是以大面積元件表現較佳。
在同位素活度影響方面，則是以採用較大之同位素活度條件下，其元件電池性能表現較佳，唯一只有能量轉換效率表現不佳之缺點。
最後呈現本論文中最佳元件性能表現，在同位素1mCi活度條件下之開路電壓（Voc）為176 mV，短路電流密度（Jsc）為32.3 nA/ cm2。

目 錄
摘要……………………………………………………I
誌謝…………………………………………………II
目錄…………………………………………………Ⅲ
表目錄………………………………………………Ⅵ
圖目錄………………………………………………Ⅷ
第一章 序論
1.1前言………………………………………………………………1
1.2 研究目的………………………………………………………4
1.3 同位素簡介……………………………………………………5
1.3.1同位素介紹………………………………………………5
1.3.2同位素衰變方式…………………………………………6
1.3.3 同位素於熱、電源之應用………………………………7
1.3.4同位素選擇…………………………………………8
1.4論文回顧……………………………………………………….10
1.5各章摘要……………………………………………………….12
第二章 同位素微電池操作機制
2.1 同位素微電池物理機制－Beta-Voltage Effect………21
2.2 β-粒子與可見光在Si材料內射程比………………………22
2.2.1 可見光射程……………………………………………22
2.2.2 β-粒子射程……………………………………………23
2.3 同位素微電池性能參數………………………………………24
2.4 同位素微電池電性參數………………………………………27
2.4.1 N-P 接面（N-P junction）電性參數…………………27
2.4.2 淺接合面（Shallow junction）影響…………………28
2.5表面保護層（Passivate Layer）影響…………………………29
2.6 背面表面場（Back Surface Field , BSF）影響…………………30
第三章 不同淺接面之佈值條件對同位素微電池性能影響
3.1 研究目的………………………………………………………39
3.2 元件的製程……………………………………………………40
3.3 結果與討論……………………………………………………45
3.3.1電池基本性能探討……………………………………45
3.3.2不同離子佈值條件下電池性能探討…………………47
3.4結論……………………………………………………………50
第四章 表面結構及同位素活度對同位素微電池性能影響
4.1 研究目的………………………………………………………68
4.2元件的製程…………………………………………………69
4.3 結果與討論…………………………………………………72
4.3.1電池基本性能探討……………………………………72
4.3.2表面鈍化層對電池性能影響比較……………………73
4.3.3 表面金屬層對電池性能影響比較……………………75
4.3.4元件面積對電池性能影響比較………………………77
4.3.5 同位素活度變化對元件性能探討……………………80
4.4結論…………………………………………………………83
第五章 結論與建議
5.1結論……………………………………………………………117
5.2建議………………………………………………………118
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