微型辐射同位素电池由于其具有体积小、寿命长、能量密度高、环境适应能力强、工作稳定无需维护等特点，成为微能源领域研究的重点。碳纳米管作为一种新型的纳米材料，其优异的电学特性、低缺陷、低背散射、一维结构、大表面积比和带宽可控等特点，使得其在辐射电池领域具有很好的应用前景，为辐射伏特电池性能的提高提供了新的手段。本文重点研究了微型β辐射伏特电池，其中以碳纳米管薄膜-硅肖特基结为换能结构，采用63Ni为β辐射同位素源，并从器件原理、结构设计、工艺制备、性能测试及分析等方面进行了深入和系统的研究，主要工作如下:　　首先，介绍了辐射电池的种类及其工作原理，重点探讨了国内外β辐射伏特电池的研究进展。　　其次，基于碳纳米管薄膜-硅肖特基结的能带结构及电学特性，分析其辐射伏特效应及β粒子的辐射过程，并提取电池的等效电路。在此基础上，完成了微型β辐射伏特电池的结构设计。　　然后，开发了喷雾法碳纳米管薄膜制备工艺。针对三维倒金字塔结构侧壁覆盖特性，实验研究并优化了相关工艺参数，并与前期所采用的滴液法进行了对比。最终完成了换能结构的制备，并与63Ni辐射源结构进行组装，实现了微型β辐射伏特电池。　　接着，详细测试了碳纳米管薄膜-硅肖特基结的I-V特性和温度特性，确定了性能最佳的样品结构。探讨了强电场下空间电荷限制电流对其I-V特性的影响，并分析了不同温度下的载流子输运特性以及低温时缺陷能级的影响。通过计算及曲线拟合，提取了肖特基结的基本参数。　　最后，完成了碳纳米管膜-硅肖特基结微型β辐射伏特电池的特性测试，并对输出功率、填充因子、转换效率等进行了计算。通过分析β粒子的能量损失、背散射以及穿透深度，结合换能结构的电荷收集率、串联电阻等，探讨影响能量转换效率的因素，并提出相应的改进方案。结果显示，碳纳米管薄膜厚度为10μg时，辐射开口面积为10μm×10μm阵列平面换能结构的电池特性最佳，其开路电压Voc=39mV，短路电流密度Jsc=61.1 nA/cm2，电流倍增因子达到1550倍，最大输出功率Pout=662.25pW/cm2，填充因子FF=27.8％，转换效率η=0.1％。