Моделирование бетавольтаического элемента на наногетеропереходах GaN и GaP на подложках Si и 3С-SiC/Si

В данной статье моделируются электрофизические свойства и КПД преобразователей энергии – бетавольтаических элементов, которые содержат гетеропереход GaN и GaP на подложках Si и 3С-SiC/Si. Для преобразования в электрическую энергию исследуются в моделировании внешний ${}^{63}$Ni или внутренний ${}^{14}$C радиоактивные источники с тестовой плотностью активности 100 мКи$\cdot$см$^{-2}$. Оптимизируется система параметров и характеристик: диффузионные длины, ток короткого замыкания, напряжение открытой цепи, фактор заполнения, обратный ток насыщения и КПД. Результаты моделирования показали, что в структуре устройства с глубиной перехода 0.1 мкм определяется хорошая работа бетавольтаического элемента, плотность тока короткого замыкания – до 200 нА$\cdot$см$^{-2}$, напряжение открытой цепи — до 3.7 В, плотность мощности до 700 нВт$\cdot$см$^{-2}$, КПД до 25 %. Эффективность преобразования достигает максимального значения при использовании радиоизотопного источника с плотностью активности от 25 до 100 мКи$\cdot$см$^{-2}$. Эффективность преобразования при расположении источника-инжектора внутри оценивается примерно в 30 раз выше, чем при внешнем расположении.