Преобразователь энергии бета-распада $^{14}C$ на базе $SiC/Si$
Ключевые слова:
бетавольтаика, карбид кремния, C-14, MCNP, спектр комбинационного рассеяния, ИК спектр, гетероструктура , 3C-SiC/Si, бетавольтаический, Betavoltaics, Silicon Carbide, MCNPX, Raman spectrum, Infrared spectrometry, Heterostructure, BetavoltaicАннотация
Представлены результаты исследования бета-вольтаических преобразователей энергии и конкретно устройств на базе гетероструктур с $SiC/Si$, использующих радионуклид $^{14}C$ в качестве источника бета-излучения. В полупроводниковом чипе $Si^{14}C/Si$ органично интегрированы инжектор $^{14}C$ и преобразователь энергии электронов бета-распада на основе гомо- или гетероперехода $SiC/Si$ для повышения удельной мощности при обеспечении радиационной безопасности самопоглощением бета-излучения полупроводником. Достижимая плотность мощности 0,3 мкВт/см3 при толщине карбида кремния 0,4 мкм, максимальная плотность тока короткого замыкания 900 нА/см2, КПД 21,31 %. Результаты моделирования и экспериментальные исследования свидетельствуют, что легированная радионуклидом пленка карбида кремния на подложке кремния имеет улучшенные выходные характеристики преобразователя энергии за счет оптимального распределения неравновесных зарядов во внутреннем слое структуры преобразователя с молекулярно встроенным инжектором. Впервые количественно установлено включение $^{14}C$ в решетку SiC по изотопному сдвигу фононных мод $(Δω_{TO} = +15,0$ см−1). Актуальность задачи бета-вольтаики — в синхронизации достижений микроэлектроники и источников энергии для ее автономного функционирования на основе преобразования энергии высокой удельной плотности. Это возможность отложенного во времени, соответствующем периоду полураспада, включения программного обеспечения электронного устройства или накопления информации в базах данных на интегрированном чипе интегральной схемы «ИС — источник ее питания».
