KR100934937B1 - Radioisotope battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방사성동위원소 전지에 관한 것으로, 특히 마이크로와트급의 회로소자에서 반 영구적으로 쓰일 수 있는 방사성동위원소 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a radioisotope cell, and more particularly, to a radioisotope cell that can be used semi-permanently in a microwatt circuit.

또한, 본 발명의 방사성동위원소 전지는 절연성 기판, 증착되어 형성된 쇼트키 반도체층과 증착되어 형성된 쇼트키 금속박막층으로 이루어진 쇼트키 접합체, 상기 쇼트키 접합체 위에 증착되는 방사성동위원소층 및, 상기 쇼트키 반도체층 및 상기 쇼트키 금속박막층의 일부 영역에 형성된 전극용 패드를 포함하여 이루어진다. In addition, the radioisotope cell of the present invention is a schottky assembly comprising an insulating substrate, a Schottky semiconductor layer formed by deposition and a Schottky metal thin film layer formed by deposition, a radioisotope layer deposited on the Schottky assembly, and the Schottky And a pad for electrodes formed on a portion of the semiconductor layer and the Schottky metal thin film layer.

방사성동위원소, 반도체, 금속, 쇼트키, 불순물 Radioisotopes, semiconductors, metals, Schottky, impurities

Description

방사성동위원소 전지{radioisotope battery}Radioisotope battery

도 1은 종래 방사성동위원소 전지의 구조를 보인 단면도,1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional radioisotope cell,

도 2는 도 1에서 AA방향으로 절단하여 본 단면도,2 is a cross-sectional view taken in the AA direction in FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성동위원소 전지의 구조를 보인 단면도,3 is a cross-sectional view showing the structure of a radioisotope battery according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사성동위원소 전지의 구조를 보인 단면도,4 is a cross-sectional view showing the structure of a radioisotope cell according to another embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성동위원소 전지의 다층 구조를 보인 단면도,5 is a cross-sectional view showing a multilayer structure of a radioisotope cell according to an embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사성동위원소 전지의 다층 구조를 보인 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing a multilayer structure of a radioisotope cell according to another embodiment of the present invention.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
100: 방사성동위원소전지 110: 절연성 기판
120: 쇼트키 반도체층 130: 쇼트키 금속박막층
140: 방사성동위원소층 150: 방사선누설방지층*** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***
100: radioisotope cell 110: insulating substrate
120: Schottky semiconductor layer 130: Schottky metal thin layer
140: radioisotope layer 150: radiation leakage prevention layer

160: 양전극 170: 음전극160: positive electrode 170: negative electrode

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본 발명은 방사성동위원소 전지에 관한 것으로, 특히 마이크로와트급의 회로소자에서 반 영구적으로 쓰일 수 있는 방사성동위원소 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a radioisotope cell, and more particularly, to a radioisotope cell that can be used semi-permanently in a microwatt circuit.

일반적으로, 방사성동위원소(radioisotope)는 특유의 에너지를 가진 방사선을 방출하고 안정된 동위원소로 붕괴하는 원소이다. 여기서, 붕괴방식에는 α, β-, β+ 붕괴 이외에 원자핵이 K궤도전자(軌道電子)를 포획하는 이른바 EC 붕괴도 있다. 이들은 대부분 다시 여분의 에너지를 알파선, 베타선, 또는 감마선으로서 방출하고 안정된 동위원소가 된다. 방사성동위원소의 양은 방사성 강도, 즉 단위시간에 일어나는 붕괴의 횟수로 나타낸다. 그리고, 방사성원소가 붕괴하여 처음 양의 반으로 감소하는데 걸리는 시간을 반감기(half-life period)라 하는데, 그 기간은 방사성동위원소에 따라 일정한바, 이러한 반감기에 따라 방사성동위원소는 적게는 수년에서 수백년 동안 방사선을 방출하게 된다.In general, radioisotopes are elements that emit radiation with specific energy and decay into stable isotopes. Here, in addition to the α, β-, and β + decay, there is also a so-called EC decay in which the nucleus captures the K orbital electrons. Most of these again release extra energy as alpha rays, beta rays, or gamma rays and become stable isotopes. The amount of radioisotope is expressed in terms of radioactive intensity, ie the number of breakdowns that occur in unit time. The time it takes for a radioactive element to collapse and decrease to half its initial amount is called a half-life period, which is constant for radioisotopes. It emits radiation for hundreds of years.

한편, 초소형 전지 제조 분야에서는 이러한 방사성동위원소에서 방출되는 방사선에 의해 반도체에서 생성되는 전자(electron)/정공(hole) 쌍을 에너지원으로 하여 마이크로와트급의 회로소자 예를 들면, 무인 전자장치 또는 무인 초소형 기계장치(Micromachine; MEMS)에서 반 영구적으로 쓰일 수 있는 이른바, 방사성동위원소 전지의 개발이 시도되고 있다. 이의 한 방편으로써 한국등록특허 제592478호에 '핀(PIN) 다이오드를 이용한 초소형 동위원소 전지(이하 선행발명)'가 제안되어 있 다. 여기서, 핀 다이오드는 일반적으로 진성반도체(intrinsic semiconductor) 즉, 실리콘 웨이버에 3가 원소와 5가 원소와 같은 불순물을 주입(implantation)하여 P형 및 N형을 형성시킨 반도체를 지칭하는 것이다.On the other hand, in the field of ultra-compact battery manufacturing, a microwatt-class circuit device such as an unmanned electronic device or the like is produced using an electron / hole pair generated in a semiconductor as an energy source by radiation emitted from such radioisotopes. The development of so-called radioisotope cells, which can be used semi-permanently in unmanned micromachines (MEMS), has been attempted. As one method of this, Korean Patent No. 592478 proposes a 'miniature isotope cell using a pin diode' (hereinafter, referred to as an invention). Here, the pin diode generally refers to an intrinsic semiconductor, that is, a semiconductor in which P-type and N-type are formed by implanting impurities such as trivalent element and pentavalent element into a silicon wave.

도 1은 상기한 선행발명에 따른 종래 방사성동위원소 전지의 구조를 보인 단면도이고, 도 2는 도 1에서 AA방향으로 절단하여 본 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional radioisotope battery according to the above-described invention, Figure 2 is a cross-sectional view taken in the AA direction in FIG.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 선행발명에서의 설명에 따르면, "먼저 실리콘 기판(10)위에 N-반도체영역(20)을 도핑하고, P-반도체영역(30)을 도핑 형성하고, 상기 N-반도체영역(20)과 상기 P-반도체영역(30) 사이에 I-반도체영역 즉, 진성반도체(40)을 형성한다. 여기서 PIN 소자층(20,30,40)의 두께는 방사성동위원소에서 방출된 알파선 또는 베타선에 의한 재료손상 및 경화가 적게 일어나도록 정지비정 보다는 얕게 설계하여야 한다. 그리고 PIN 소자와 소자 사이는 부도체로 남겨둔다. 상기와 같이 형성된 PIN 소자의 상부에 도체로 양전극(60)과 음전극(70)을 설치하며 상기 양전극(60)과 음전극(70)사이에는 방사성동위원소층(50)을 형성한다. 상기 방사성동위원소층(50)에는 낮은 에너지의 베타선과 감마선을 방출하는 Sr-90 또는 기체상의 H-3 등을 포함하는 재료로 구성한다. 상기 전극(60,70)과 방사성동위원소층(50)의 두께는 대부분의 알파선 또는 베타선이 충분히 빠져 나올 수 있도록 실험에 의해 미리 설정된 값으로 형성한다. 상기 전극(60,70)과 방사성동위원소층(50)의 상부에는 방사선의 누설을 막기 위한 전기부도체(80)를 피복한다. 상기 전기부도체(80)는 상기 방사성동위원소층(50)에서 발생하는 열은 충분히 빠져나올 수 있도록 열전도도가 좋은 재료를 사용한다. 또한 방사성동위원소층(50)에서 발생하는 방사선이 외부로 빠져나오지 못하도록 미리 설정된 두께로 형성한다."라고 기술하고 있다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, according to the description in the preceding invention, "First, the N-semiconductor region 20 is doped on the silicon substrate 10, and the P-semiconductor region 30 is doped to be formed. An I-semiconductor region, that is, an intrinsic semiconductor 40, is formed between the N-semiconductor region 20 and the P-semiconductor region 30. Here, the thicknesses of the PIN element layers 20, 30, and 40 are radioisotope. It should be designed to be shallower than the static stop to less material damage and hardening by alpha or beta rays emitted from the element, and leave the non-conductor between the PIN element and the device. ) And a negative electrode 70 and a radioisotope layer 50 is formed between the positive electrode 60 and the negative electrode 70. The radioisotope layer 50 emits low energy beta rays and gamma rays. With materials containing Sr-90 or gaseous H-3, etc. The thickness of the electrodes (60, 70) and the radioisotope layer (50) is formed to a predetermined value by experiment so that most alpha or beta rays are sufficiently escaped. An upper portion of the radioisotope layer 50 is coated with an electrical insulator 80 to prevent leakage of the radiation, and the electrical insulator 80 allows the heat generated from the radioisotope layer 50 to sufficiently escape. It uses a material having good thermal conductivity. It is also formed to a predetermined thickness so that radiation generated from the radioisotope layer 50 does not escape to the outside.

그러나, 전술한 종래 방사성동위원소 전지에 따르면, 양전극과 음전극 사이에 방사성동위원소층을 형성한다는 것은 N-반도체영역과 P-반도체영역 사이에 형성된 진성반도체 표면에 방사성동위원소를 증착한다는 것을 의미하는 것인바, 이러한 증착 공정에 있어서 방사성동위원소층이 진성반도체영역을 벗어나 N-반도체영역과 P-반도체영역의 표면에 형성되는 경우에는 N-반도체영역과 P-반도체영역이 증착된 방사성동위원소층을 통해 단락(short) 된다고 하는 구조적인 문제점이 있었다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이 도면 부호 50으로 표시된 영역에 있어서만 방사성동위원소의 증착이 정밀하게 이루어져야 하는 것을 의미하는 것인데, 이는 곧 실리콘 웨이퍼 상에 부분적으로 정밀 증착하기는 대단히 어려우며 설령, 정밀 증착이 가능하다 할지라도 대량으로 전지를 생산하기에는 효율적이지 못하다는 것을 반증하는 것이다.However, according to the conventional radioisotope cell described above, forming a radioisotope layer between the positive electrode and the negative electrode means that the radioisotope is deposited on the surface of the intrinsic semiconductor formed between the N- and P-semiconductor regions. In this deposition process, when the radioisotope layer is formed on the surface of the N-semiconductor region and the P-semiconductor region beyond the intrinsic semiconductor region, the radioisotope layer on which the N-semiconductor region and the P-semiconductor region are deposited is deposited. There is a structural problem that the short (short) through. That is, as shown in FIG. 2, it means that the radioisotope is to be precisely deposited only in the region indicated by the reference numeral 50, which is very difficult to partially deposit on the silicon wafer. Even if deposition is possible, this proves to be inefficient for producing batteries in large quantities.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전류발생원으로써 핀 반도체 대신, 쇼트키 접합체를 이용하되 방사성동위원소층이 금속 및 반도체 중 어느 하나에만 적층되도록 함으로써, 금속과 반도체 간의 전류 흐름에 있어서 방사성동위원소층을 통한 단락을 방지하도록 한 방사성동위원소 전지을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 전지의 제조 공정이 용이하고, 양면 구조나 다층 구조로의 제작이 보다 수월한 방사선 전지를 제공하는데 또 다른 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. Instead of using a fin semiconductor as a current generating source, a Schottky junction is used, but the radioisotope layer is deposited on only one of a metal and a semiconductor. An object of the present invention is to provide a radioisotope cell for preventing a short circuit through the radioisotope layer.
Another object of the present invention is to provide a radiation battery which is easy to manufacture a battery and which is more easily manufactured in a double-sided structure or a multilayered structure.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성동위원소 전지는 절연성 기판, 증착되어 형성된 쇼트키 반도체층과 증착되어 형성된 쇼트키 금속박막층으로 이루어진 쇼트키 접합체, 증착되어 형성된 방사성동위원소층 및, 상기 쇼트키 반도체층 및 상기 쇼트키 금속박막층의 일부 영역에 형성된 전극용 패드를 포함하여 이루어진 방사성동위원소 전지를 제공한다.In order to achieve the above object, a radioisotope cell according to an embodiment of the present invention is an schottky assembly consisting of an insulating substrate, a Schottky semiconductor layer formed by deposition and a Schottky metal thin film layer formed by deposition, and a radioisotope formed by deposition. It provides a radioisotope cell comprising a layer and a pad for electrodes formed in a portion of the Schottky semiconductor layer and the Schottky metal thin film layer.

또 다른 실시예에 따른 본 발명의 방사성동위원소 전지는 상기 하나의 절연성 기판 위에 상기 쇼트키 접합체 및 상기 방사성동위원소층으로 이루어진 구조가 적어도 2이상 적층된 다층 구조체인 것을 특징으로 한다.The radioisotope cell of the present invention according to another embodiment is characterized in that the structure consisting of the Schottky conjugate and the radioisotope layer on at least one insulating substrate is a multi-layer structure laminated at least two.

또 다른 실시예에 따른 본 발명의 방사성동위원소 전지는 다수의 상기 쇼트키 반도체층 가운데, 상면측과 하면측 모두에 상기 방사성동위원소층이 배치되는 쇼트키 반도체층은 상면, 또는 하면 중 일면에만 상기 방사성동위원소층이 배치되는 쇼트키 반도체층보다 더 두껍게 증착된 것을 특징으로 한다.The radioisotope cell of the present invention according to another embodiment has a Schottky semiconductor layer in which the radioisotope layer is disposed on both an upper surface and a lower surface of a plurality of the Schottky semiconductor layers. The radioisotope layer is deposited thicker than the Schottky semiconductor layer on which it is disposed.

또 다른 실시예에 따른 본 발명의 방사성동위원소 전지는 상기 방사성동위원소층의 상면 및 측면이 상기 쇼트키 반도체층, 또는 상기 쇼트키 금속박막층으로 증착되어 덮이는 것을 특징으로 한다.The radioisotope cell of the present invention according to another embodiment is characterized in that the top and side surfaces of the radioisotope layer are deposited and covered with the Schottky semiconductor layer or the Schottky metal thin film layer.

또 다른 실시예에 따른 본 발명의 방사성동위원소 전지는 상기 쇼트키 반도체층, 상기 쇼트키 금속박막층 및 상기 방사성동위원소층은 그 아래에 형성된 모든 층을 덮는 형태로 증착되는 것을 특징으로 한다.The radioisotope cell of the present invention according to another embodiment is characterized in that the Schottky semiconductor layer, the Schottky metal thin film layer and the radioisotope layer are deposited in such a manner as to cover all layers formed thereunder.

또한, 상기 방사성동위원소층은 Ni-63으로 이루어지는 것이 바람직하고, 그 자체를 전극으로 활용할 수도 있다.In addition, the radioisotope layer is preferably made of Ni-63, it may be used as an electrode itself.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 방사성동위원소 전지에 대해서 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the radioisotope battery according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성동위원소 전지의 구조를 보인 단 면도이다.Figure 3 is a stage showing the structure of a radioisotope cell according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 방사성동위원소 전지(이하 줄여서, '전지'라고 한다.)(100)는 전지 생성시 그 기반이 되는 절연성 기판(110); 이 절연성 기판(110)에 적층되는 쇼트키 반도체층(120); 이에 적층되는 쇼트키 금속박막층(130); 마찬가지로 이 쇼트키 금속박막층(130)에 적층되어, 방사선을 방출하여 쇼트키 반도체층(120)에 에너지원을 제공하는 방사선동위원소층(140); 쇼트키 금속박막층(130)의 일부영역에 형성되는 양(+)전극용 패드(160); 쇼트키 반도체층(120)에 형성되는 음(-)전극용 패드(170); 및 방사선동위원소층(140)에 적층되어 방사선이 외부로 누출되는 것을 차단하면서, 절연하는 방사선누설방지층(150)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 전지(100)는 절연성 기판(110)의 양면에 상술한 쇼트키 반도체층, 쇼트키 금속박막층, 방사선동위원소층 등을 각각 층층이 적층한 구조체로도 제조가 가능할 것이다.As shown in FIG. 3, the radioisotope cell according to the present invention (hereinafter, referred to as a 'battery') 100 includes an insulating substrate 110 on which the battery is generated; A schottky semiconductor layer 120 laminated on the insulating substrate 110; A schottky metal thin film layer 130 stacked thereon; Similarly, a radioisotope layer 140 stacked on the Schottky metal thin film layer 130 to emit radiation to provide an energy source to the Schottky semiconductor layer 120; A positive electrode pad 160 formed on a portion of the schottky metal thin film layer 130; Negative electrode pads 170 formed on the Schottky semiconductor layer 120; And it is laminated to the radioisotope layer 140 is made to include a radiation leakage prevention layer 150 to insulate, while preventing radiation from leaking to the outside. Here, the battery 100 may also be manufactured as a structure in which the above-described schottky semiconductor layer, the Schottky metal thin film layer, and the radioisotope layer are laminated on both surfaces of the insulating substrate 110, respectively.

전술한 구성에서, 쇼트키 반도체층(120)은 실리콘박막이나 갈륨질소(gallium-nitrogen; GaN) 박막에 불순물 즉, 액셉터(acceptor)와 도너(donor) 중 어느 하나를 주입한 것이다. 따라서, 쇼트키 반도체층(120) 특히, 그 공핍층(depletion layer)에서는 방사성동위원소층(140)에서 발생된 방사선에 의해 전자/정공 쌍이 생성되고, 이러한 전자/정공 쌍이 쇼트키 금속박막층(130)과 쇼트키 반도체층(120) 간에 전류를 흐르게 하는 기전력(W/mm3)으로 작용하는 것이다. 여기서, 쇼트키 반도체층(120)의 불순물이 주입된 면 즉, 불순물 농도가 높은 쪽에 쇼트키 금속박막층(130)이 적층되도록 제조하는 것이 기전력의 발생 효율 면에서 바람직할 것이다.In the above-described configuration, the Schottky semiconductor layer 120 is formed by implanting impurities, either an acceptor or a donor, into a silicon thin film or a gallium-nitrogen (GaN) thin film. Accordingly, in the Schottky semiconductor layer 120, particularly in the depletion layer, electron / hole pairs are generated by radiation generated from the radioisotope layer 140, and the electron / hole pairs are used in the Schottky metal thin film layer 130. ) And Schottky semiconductor layer 120 acts as an electromotive force (W / mm 3 ) to flow a current. In this case, it is preferable to manufacture the Schottky semiconductor thin film layer 130 so that the schottky semiconductor thin film layer 130 is laminated on the surface where the impurities are implanted, that is, the impurity concentration is higher.

아울러, 방사성동위원소층(130)으로는 Sr-90 또는 Co-60 등이 쓰일 수도 있겠으나, 이들보다 비교적 낮은 에너지를 방출함으로써 방사선 누설 등의 위험성이 적은 Ni-63이 적용되는 것도 가능하다. In addition, although the Sr-90 or Co-60 may be used as the radioisotope layer 130, Ni-63 having a low risk of radiation leakage or the like may be applied by releasing relatively lower energy.

한편, 상술한 설명에서는 도3 내지 도4에 도시된 바와 같이 금속에 형성된 쪽을 양전극용 패드, 반도체에 형성된 쪽을 음전극용 패드로 기술하였으나, 이는 반도체에 도핑되는 불순물 농도, 금속의 재료 또는 불순물이 도너인지 엑섭터인지에 따라 변경될 것이다. 또한, 방사성동위원소가 금속이므로, 그 자체를 전극으로 활용할 수도 있다. 또한, 쇼트키 금속박막층(130)은 티타늄(titanium), 금이나 백금(platinum)으로 구현될 수 있다. 또한, 실리콘 박막은 낮은 온도에서 증착이 가능하고 높은 도핑이 가능한 비정질실리콘(amorphous-silicon)이나 폴리실리콘(poly-silicon)으로 구현되는 것이 바람직하다.Meanwhile, in the above description, as shown in FIGS. 3 to 4, the side formed in the metal is described as the pad for positive electrode and the side formed in the semiconductor as the pad for negative electrode, but this is referred to as the impurity concentration doped in the semiconductor, the material or impurity of the metal. It will change depending on whether it is a donor or an accelerator. In addition, since the radioisotope is a metal, it can be used as an electrode itself. In addition, the Schottky metal thin film layer 130 may be formed of titanium, gold, or platinum. In addition, the silicon thin film is preferably formed of amorphous silicon (polymorph) or polysilicon (amorphous-silicon) that can be deposited at a low temperature and high doping.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사성동위원소 전지의 구조를 보인 단면도이다.Figure 4 is a cross-sectional view showing the structure of a radioisotope cell according to another embodiment of the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 전지(200)는 절연성 기판(210); 이 절연성 기판(210)에 적층되는 쇼트키 금속박막층(220); 이에 적층되는 쇼트키 반도체층(230); 그리고 방사선동위원소층(240); 음전극용 패드(260); 양전극용 패드(270); 및 방사선누설방지층(140)을 포함하여 이루어진 것으로, 상술한 전지(100)에 대비하여 금속과 반도체의 적층 순서가 바뀐 즉, 방사선동위원소층(240)과 이로부터 에너지원을 공급받는 쇼트키 반도체층(230)과 밀접하는 구조인바, 기능적인 면에서는 동일하다. 단, 이들 간의 차이점은 후술하게 될 다층 구조체로 구현되는 방사성동위원소 전지의 설명에서 좀 더 자세히 다룰 것이다.As shown in FIG. 4, the battery 200 according to the present invention includes an insulating substrate 210; A schottky metal thin film layer 220 stacked on the insulating substrate 210; A schottky semiconductor layer 230 stacked thereon; And a radioisotope layer 240; A negative electrode pad 260; A positive electrode pad 270; And a radiation leakage prevention layer 140, in which the stacking order of the metal and the semiconductor is changed in preparation for the battery 100, that is, the radioisotope layer 240 and a Schottky semiconductor supplied with an energy source therefrom. Since the structure is in close contact with the layer 230, the functional aspects are the same. However, the difference between them will be dealt with in more detail in the description of the radioisotope cell implemented in a multilayer structure to be described later.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성동위원소 전지의 다층 구조를 보인 단면도인바, 앞서 도 3을 통해 설명한 전지(100) 구조에 기반이 되는 것이다. 5 is a cross-sectional view illustrating a multilayer structure of a radioisotope battery according to an embodiment of the present invention, which is based on the structure of the battery 100 described above with reference to FIG. 3.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 전지(300)는 반도체와 결합하여 쇼트키 접합을 이루는 금속박막이 방사성동위원소층과 반도체 사이에 형성되는 구조에 기반이 되어, 다수의 방사성동위원소층 및 이에 의한 방사선으로 전자/정공 쌍을 생성하는 반도체가 층층이 적층되는 다층 구조체이다.That is, as shown in FIG. 5, the battery 300 according to the present invention is based on a structure in which a metal thin film which forms a Schottky junction in combination with a semiconductor is formed between a radioisotope layer and a semiconductor, and thus has a plurality of radioactive isotopes. A semiconductor that generates electron / hole pairs by an element layer and radiation by this is a multilayer structure in which layer layers are laminated.

이 제조 방법의 일 예를 설명하자면, 먼저 전지 생성의 기반이 되는 절연성 기판(310)에 실리콘박막 또는 갈륨질소박막을 증착하고 그 표면에 불순물을 주입하여 제 1 쇼트키 반도체층(315)을 형성시키고, 이 제 1 쇼트키 반도체층(315) 위에 쇼트키 금속박막층(320)을 증착하며, 이 위에 제 1 방사성동위원소층(325)를 증착한다.As an example of this manufacturing method, first, a silicon thin film or a gallium nitrogen thin film is deposited on an insulating substrate 310, which is the basis of battery generation, and an impurity is injected into the surface thereof to form the first Schottky semiconductor layer 315. The Schottky metal thin film layer 320 is deposited on the first Schottky semiconductor layer 315, and the first radioisotope layer 325 is deposited thereon.

다음으로는 상기와 같은 방법으로, 제 2 쇼트키 금속박막층(320)을 그 아래에 형성된 층을 덮는 형태로 증착하고, 이 위에 제 2 쇼트키 금속박막층(320)을 덮는 형태로 제 2 쇼트키 반도체층(335)을 증착한다. 이런 식으로 반도체가 방사성동위원소층의 양면에 적층이 됨으로써, 기전력이 도 3의 전지(100)보다는 대략, 2배가 되는 것이다.Next, in the same manner as above, the second Schottky metal thin film layer 320 is deposited to cover the layer formed thereunder, and the second Schottky metal thin film layer 320 is covered thereon. The semiconductor layer 335 is deposited. In this way, the semiconductor is laminated on both sides of the radioisotope layer, so that the electromotive force is approximately twice that of the battery 100 of FIG. 3.

다음으로, 제 2 쇼트키 반도체층(335) 위에 제 3 쇼트키 금속박막층(340)을, 이 위에 제 2 방사성동위원소층(345)을, 이 위에 제 4 쇼트키 금속박막층(350)을, 이 위에 제 3 쇼트키 반도체층(355)을 순차적으로 증착하고, 최종적으로 방사선누설방지체(360)을 증착하여 본 발명에 따른 다층 구조체 전지의 제조를 마무리한다.Next, a third Schottky metal thin film layer 340 on the second Schottky semiconductor layer 335, a second radioisotope layer 345 on it, and a fourth Schottky metal thin film layer 350 thereon, The third Schottky semiconductor layer 355 is sequentially deposited thereon, and finally, the radiation leakage preventing member 360 is deposited to finish the manufacture of the multilayer structure battery according to the present invention.

여기서, 제 2 쇼트키 반도체층(335)은 다른 쇼트키 반도체와 다르게 상/하에 적층된 방사성동위원소층으로부터 에너지원을 공급받기 때문에, 상면 또는 하면중 어느 한 면으로부터만 에너지원을 공급받는 다른 쇼트키 반도체보다는 두껍게 증착되는 것이 바람직하다. Here, since the second Schottky semiconductor layer 335 is supplied with an energy source from a radioisotope layer stacked above and below, unlike other Schottky semiconductors, the second Schottky semiconductor layer 335 receives an energy source only from one of the top and bottom surfaces thereof. It is desirable to deposit thicker than Schottky semiconductors.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사성동위원소 전지의 다층 구조를 보인 단면도인바, 앞서 도 4를 통해 설명한 전지(200) 구조에 기반이 되는 것이다. 6 is a cross-sectional view illustrating a multilayer structure of a radioisotope battery according to another embodiment of the present invention, which is based on the structure of the battery 200 described above with reference to FIG. 4.

즉, 도 6에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 전지(400)는 금속과 결합하여 쇼트키 접합을 이루는 반도체가 방사성동위원소층과 금속 사이에 형성되는 구조에 기반이 되어, 다수의 방사성동위원소층 및 이에 의한 방사선으로 전자/정공 쌍을 생성하는 반도체가 층층이 적층되는 다층 구조체이다.That is, as shown in FIG. 6, the battery 400 according to the present invention is based on a structure in which a semiconductor forming a Schottky junction by combining with a metal is formed between a radioisotope layer and a metal, and thus, a plurality of radioisotopes. A semiconductor that generates electron / hole pairs with a layer and the radiation thereby is a multilayer structure in which layer layers are stacked.

이 제조 방법의 일 예를 설명하자면, 먼저 전지 생성의 기반이 되는 절연성 기판(410)을 준비하고, 이 절연성 기판(410)에 제 1 쇼트키 금속박막층(415), 제 1 쇼트키 반도체층(420), 제 1 방사성동위원소층(425), 제 2 쇼트키 반도체층(430), 제 2 쇼트키 금속박막층(435), 제 3 쇼트키 반도체층(440), 제 2 방사성동위원소층(445), 제 4 쇼트키 반도체층(450), 및 제 3 쇼트키 금속박막층(455)을 순차적으로 그리고, 그 아래에 형성되는 층을 덮는 형태로 증착하여 본 발명에 따른 다층 구조체 전지를 제조하는 것이다. 따라서, 전지(400)을 도 5를 통해 보인 전지(300)와 대비해 보면, 쇼트키 금속박막의 증착 횟수는 더 줄게 되고, 쇼트키 반도체의 증착 횟수는 더 많게 된다.To explain an example of this manufacturing method, first, an insulating substrate 410 on which a battery is generated is prepared, and the first Schottky metal thin film layer 415 and the first Schottky semiconductor layer ( 420, the first radioisotope layer 425, the second Schottky semiconductor layer 430, the second Schottky metal thin film layer 435, the third Schottky semiconductor layer 440, and the second radioisotope layer ( 445), the fourth Schottky semiconductor layer 450, and the third Schottky metal thin film layer 455 are sequentially deposited in such a manner as to cover a layer formed thereunder, thereby manufacturing a multilayer structure battery according to the present invention. will be. Therefore, when the battery 400 is compared with the battery 300 shown in FIG. 5, the number of deposition of the Schottky thin metal film is reduced and the number of deposition of the Schottky semiconductor is more.

본 발명의 방사성동위원소 전지 및 그 제조방법은 전술한 실시 예에 국한되 지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.The radioisotope cell of the present invention and its manufacturing method are not limited to the above-described embodiments and can be modified in various ways within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 방사성동위원소 전지 및 그 제조방법에 따르면, 전류발생원으로써 핀 반도체 대신, 쇼트키 접합체를 이용하되 방사성동위원소층이 금속 및 반도체 중 어느 하나에만 적층되도록 함으로써, 금속과 반도체 간의 전류 흐름에 있어서 방사성동위원소층을 통한 단락을 방지하여 전지의 제조 공정이 용이해지고 더욱이 양면 구조나 다층 구조로의 제작이 보다 수월해지는 효과가 있다.According to the radioisotope cell of the present invention as described above and a method of manufacturing the same, instead of using a fin semiconductor as a current generating source, a Schottky junction is used, but the radioisotope layer is laminated on only one of the metal and the semiconductor. In the current flow between semiconductors, short circuiting through the radioisotope layer is prevented, thereby facilitating the manufacturing process of the battery and further facilitating the fabrication of a double-sided structure or a multilayered structure.

Claims (7)

절연성 기판;Insulating substrates; 증착되어 형성된 쇼트키 반도체층과 증착되어 형성된 쇼트키 금속박막층으로 이루어진 쇼트키 접합체,A Schottky junction comprising a Schottky semiconductor layer deposited and a Schottky metal thin film layer formed by deposition, 증착되어 형성된 방사성동위원소층; 및,A radioisotope layer formed by deposition; And, 상기 쇼트키 반도체층 및 상기 쇼트키 금속박막층의 일부 영역에 형성된 전극용 패드;로 이루어진 것을 특징으로 하는 방사성동위원소 전지.And an electrode pad formed in a portion of the schottky semiconductor layer and the schottky metal thin film layer. 제 1항에 있어서, 상기 하나의 절연성 기판 위에,The method of claim 1, wherein the one insulating substrate, 상기 쇼트키 접합체 및 상기 방사성동위원소층으로 이루어진 구조가 적어도 2이상 적층된 다층 구조체인 것을 특징으로 하는 방사성동위원소 전지.A radioisotope cell, characterized in that the structure consisting of the Schottky conjugate and the radioisotope layer is a multi-layer structure laminated at least two or more. 제 2항에 있어서, 다수의 상기 쇼트키 반도체층 가운데,The semiconductor device according to claim 2, wherein a plurality of the Schottky semiconductor layers 상면측과 하면측 모두에 상기 방사성동위원소층이 배치되는 쇼트키 반도체층은 상면, 또는 하면 중 일면에만 상기 방사성동위원소층이 배치되는 쇼트키 반도체층보다 더 두껍게 증착된 것을 특징으로 하는 방사성동위원소 전지.The Schottky semiconductor layer in which the radioisotope layer is disposed on both the upper and lower surfaces thereof has a radioisotope characterized in that it is deposited thicker than the Schottky semiconductor layer in which the radioisotope layer is disposed only on one surface of the upper surface or the lower surface. Elemental cell. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방사성동위원소층의 상면 및 측면이 상기 쇼트키 반도체층, 또는 상기 쇼트키 금속박막층으로 증착되어 덮이는 것을 특징으로 하는 방사성동위원소 전지.An upper surface and a side surface of the radioisotope layer are deposited and covered with the Schottky semiconductor layer or the Schottky metal thin film layer. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 쇼트키 반도체층, 상기 쇼트키 금속박막층 및 상기 방사성동위원소층 은 그 아래에 형성된 모든 층을 덮는 형태로 증착되는 것을 특징으로 하는 방사성동위원소 전지.And said schottky semiconductor layer, said schottky metal thin film layer and said radioisotope layer are deposited in a manner that covers all layers formed thereunder. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 방사성동위원소층은 Ni-63으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방사성동위원소 전지.The radioisotope layer is radioisotope cell, characterized in that consisting of Ni-63. 삭제delete
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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEE Tans. on Nuclear Science, vo.NS-23 (1976. 2.)
미국특허공보 6,911,711 B1(2005.06.28)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10699820B2 (en) 2013-03-15 2020-06-30 Lawrence Livermore National Security, Llc Three dimensional radioisotope battery and methods of making the same
US9530529B2 (en) 2013-04-26 2016-12-27 Electronics And Telecommunications Research Institute Radioisotope battery and manufacturing method thereof

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