中文引用格式： 保慧琴，尹國福. 六結(jié)GaAs激光電池的設(shè)計與制備[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2026，52(7)：53-57.
英文引用格式： Bao Huiqin，Yin Guofu. Design and preparation of six-junction GaAs laser power converters[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(7)：53-57.
引言
以激光為傳輸載體的無線能量傳輸系統(tǒng)，能實現(xiàn)高效的遠程能量傳輸，且接收裝置體積小方便轉(zhuǎn)移，是對移動用電設(shè)備進行遠距離能量補充的較好選擇，廣泛應(yīng)用于無人機、微小衛(wèi)星以及航天器等領(lǐng)域[1-4]。該系統(tǒng)利用光電轉(zhuǎn)換過程，采用激光電池將激光能量轉(zhuǎn)換成電能為用電設(shè)備供電。GaAs是一種典型的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體，具有光電轉(zhuǎn)換效率高、抗輻射性能好、耐熱性好等優(yōu)點，是目前高效激光電池的首選材料。2021年，美國桑迪亞實驗室Mark Onuigbo[5]等人設(shè)計了一套激光充電系統(tǒng)。系統(tǒng)采用2 W的808 nm半導體激光器用于激光充電，最優(yōu)光電轉(zhuǎn)換效率為40%，波長響應(yīng)范圍為800~850 nm，600 mW的輸出功率，開路輸出電壓為1~1.5 V。2021年，Nouri N[6]等人設(shè)計了具有背反射器的單結(jié)InAlGaAs激光電池，工作在1 310 nm波長，其開路電壓只有0.603 V。Viacheslav Andreev等設(shè)計制備了面積為2 mm2的GaAs基激光光伏電池，當輻照強度為200 W/cm2時，器件開路電壓為1.2~1.26 V。單結(jié)激光電池開路電壓和轉(zhuǎn)換效率較低，難以滿足電子器件供電需求。通過將多個單結(jié)GaAs子電池堆疊起來形成多結(jié)激光電池，在相同的激光功率輻照下，多結(jié)激光電池可以獲得更高的轉(zhuǎn)換效率，同時得到較高的輸出電壓。2020年，中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所的研究團隊[7]制備了三結(jié)疊層1 064 nm InGaAsP/InP激光電池，開路電壓達2.16 V。2023年中國科技大學尹佳靜團隊[8]設(shè)計的六結(jié)InGaAsP激光電池開路電壓達到4.69 V。本設(shè)計采用隧道結(jié)AlxGa1-xAs/N++-AlxGa1-xAs制備了六結(jié)GaAs激光電池，開路電壓達到6.72 V。
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作者信息：
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（1.西安明德理工學院 信息工程學院， 陜西 西安710124；
2.西安電子科技大學 微電子學院， 陜西 西安710071；
3.陜西應(yīng)用物理化學研究所瞬態(tài)化學效應(yīng)與控制國家重點實驗室， 陜西 西安710061）
