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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳宏銘
論文名稱:同位素微電池之研究
論文名稱(外文):A Study on Radioisotopic Microbattery
指導教授:王天戈張廖貴術
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:工程與系統科學系
學門:工程學門
學類:核子工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:122
中文關鍵詞:同位素微電池
外文關鍵詞:Beta-Voltage Effect
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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
參考文獻
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