辐射伏特效应同位素电池是利用半导体二极管的内建电场，将辐射在半导体材料中激发的电子空穴对分离，形成电流并向外输出。因此，半导体材料的性能对器件的输出特性有很大的影响。
从表 1 中可以看出，从左到右，常见半导体的禁带宽度逐渐增大，金刚石为 5.5 eV。随着禁带宽度的增加，半导体材料的特性也发生了变化。宽禁带半导体因其禁带宽度大、耐辐射的特性更适合应用于高温、高辐射、高电压等极端环境下。
利用硼掺杂金刚石作为衬底，利用微波等离子体化学气相沉积方法在金刚石表面外延一层 10 μm的本征层，制作了130个这样的金刚石换能结器件，然后将这些器件分为两部分并联，再串联，并进行了不同放射源照射下的性能测试。电池的整体面积为1 500 mm2。在活度为5 mCi /cm2的Ni-63的照射下，电池短路电流为 55 nA。根据入射到金刚石换能结里面的能量来看，电池的能量转换率达到了5%。电池在活度为 1 Ci /cm2 的 Sr-90 /Y-90 放射源照射1 400 h之后，吸收剂量达到4000 rad，性能保持稳定，这应该归功于金刚石的抗辐照性能，并且可以得出结论，β辐射源制作的金刚石同位素电池的使用寿命仅仅取决于所使用的同位素的半衰期。接着他们用α辐射源 Pu- 238 照射了此电池，并获得了 1.85 V 的开路电压与36 μW的输出功率，转换效率达到了3.6% 。利用此电池已经可以点亮一个15 μA、1.65 V的LED灯。
使用的衬底硼含量为～ 1018 cm -3 ，可以保证晶体质量。然而，高的硼含量对于形成良好的欧姆接触也是十分重要的。采用氧/氩离子刻蚀的方式，将低杂质含量、高质量的单晶金刚石减薄到 5 μm，然后利用微波等离子体化学气相沉积的方式，将高掺硼的金刚石层( ～ 1021 cm3 ) 外延生长至金刚石薄膜上面，然后在金刚石薄膜背面制作铝肖特基电极。此器件利用 p 型金刚石层作为入射窗口，利用扫描电子显微镜中的电子束作为辐射源，获得了 1. 85 V 的开路电压与9.4% 的转换效率。此种高质量本征层上外延掺硼金刚石的方法为解决外延层中缺陷提供了新思路。
因此，将硼掺杂单晶金刚石与β氧化镓纳米片结合可以组成高性能换能结器件，利用高硼掺杂浓度的ⅡB型金刚石作为衬底，利用化学气相沉积手段在硼掺杂金刚石上外延较低掺杂浓度的金刚石外延层。然后对金刚石外延层进行表面修饰，以减少与氧化镓纳米片结合后的悬挂键，进而减少表面态，可以获得高能量转换效率的同位素电池器件。
化合积电是一家专注于宽禁带半导体材料研发、生产和销售的国家高新技术企业，核心产品有多晶金刚石(晶圆级金刚石、金刚石热沉片、金刚石窗口片、金刚石基复合衬底)、单晶金刚石(热学级、光学级、电子级、硼掺杂、氮掺杂)和金刚石复合材料等，引领金刚石及新一代材料革新，赋能高端工业化应用，公司产品广泛应用于激光器、GPU/CPU、医疗器械、5G基站、大功率LED、新能源汽车、新能源光伏、航空航天和国防军工等领域。
