2005年5月11日
利用制造微芯片的一些相同的制造技术，研究人员创造了一种多孔硅二极管，这种二极管可能会改善贝塔伏特电路。这种装置能将低水平的辐射转化为电能，使用寿命可长达几十年。
虽然生产的能量只有传统化学电池的千分之一，但新的“BetaBattery”概念电池比类似的设计更高效，可能更便宜，而且应该更容易制造。如果这种新型二极管成功地集成到成品电池中，它将为桥梁上的结构传感器、气候监测设备和卫星等难以使用、寿命长的系统提供动力。app亚博体育
电池的持久力与其燃料氚的持久特性有关。氚是一种氢同位素，在衰变过程中释放电子。多孔硅半导体通过吸收电子来发电，就像太阳能电池通过吸收入射光子的能量来发电一样。
由NSF小企业创新研究(SBIR)项目，一个多学科的研究团队从罗彻斯特大学,多伦多大学，罗彻斯特理工学院和BetaBatt公司．在5月13日出版的《先进材料》(Advanced Materials)杂志上，来自德克萨斯州休斯顿的科学家描述了他们的新型二极管。亚博网站下载
自从50多年前开发出晶体管以来，研究人员一直试图将辐射转化为电能。掌握半导体材料中相对富电子区和贫电子区之间的结(p-n结)导致了许多现代电子产品的产生。
然而，虽然工程师们已经成功地用太阳能电池捕获了电磁辐射，但这种扁平、薄的设备仍无法收集到足够的衰变电子来生产可行的贝塔伏打设备。
BetaBatt将不是第一个利用放射源的电池，甚至不是第一个使用氚的电池，但新的电池将有一个独特的优势——半毫米厚的硅片，研究人员已经在其上蚀刻了一个深孔网络。这种结构极大地增加了暴露的表面积，创造了一个比平面设计效率高10倍的设备。
“三维多孔硅结构非常适合吸收源电子的所有动能，”多伦多大学的合著者纳齐尔·凯拉尼(Nazir Kherani)说。这些多孔硅晶圆的表面可以容纳更多的入射辐射，而不是通过在薄片的最外层吸收电子来产生电流。在早期的测试中，氚衰变过程中发出的几乎所有电子都被吸收了。
BetaBatt的合著者拉里·加德肯(Larry Gadeken)说，选择氚作为能源来源有许多实际原因，尤其是安全性和围堵性。
“氚只会发射低能量的粒子(电子)，这些粒子可以被非常薄的材料(比如一张纸)yabo214屏蔽，”加德肯说。亚博网站下载“这种密封的betabatery金属外壳将封装整个放射性能量源，就像普通电池包含化学源一样，因此不会泄漏。”
加德肯补充说，即使密封的外壳被打破，该团队正在开发的源材料将是一种将氚融入其化学结构的硬塑料。与化学膏状物不同，塑料不会泄漏或渗入周围环境。
几十年来，研究人员和制造商一直在生产多孔硅，它通常用于抗反射涂层、发光器件和光纤的光子滤波器。然而，目前的研究是第一次为多孔硅申请贝塔伏打专利，也是第一次用标准半导体工业技术创造出三维p-n二极管。
“3d多孔硅二极管的倍伏和光伏应用将为这种多功能材料的额外用途带来一个激动人心的舞台，”罗切斯特大学的合著者Philippe Fauchet说。
Fauchet说:“这是第一次在多孔硅中制造出均匀的p-n结，这从材料科学的角度来看是令人兴奋的。”亚博网站下载亚博老虎机网登录例如，由于其特性和光子灵敏度，每个二极管孔可以作为一个单独的探测器，潜在地创造一个极高分辨率的图像传感器。
“使用标准半导体加工技术制造三维p-n结的容易程度令人惊讶，”罗切斯特理工学院的合著者卡尔·赫希曼补充道。这种制造便捷性是提高产量和降低成本的重要突破，它使该设备在一系列应用中具有可扩展性和通用性。
Gadeken说:“最初的应用将是远程或不可访问的传感器和设备，这些地方的长寿命电源是至关重要的。”
当电力需求有限时，BetaBattery可能比化学电池更适合某些任务。这种结构非常坚固，能够承受运动和冲击，在-148°F(-100°C)到302°F(150°C)的温度范围内都可以使用，而且在设备的使用寿命中可能永远不需要更改。
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