本文论述了基于多孔硅的三维PN结结构的形成及在核电池和X射线探测器中的应用,同时研究了此三维PN结结构的制备工艺,特别地讨论了电化学刻蚀技术形成多孔结构的工作原理,并且进行了采用SiO₂掩膜和Si₃N₄掩膜制备三维PN结结构的实验探索。第一章首先介绍了基于多孔硅的三维PN结结构的形成、应用、研究现状以及本文工作。第二章介绍了三维PN结的制备工艺,并且重点介绍了电化学刻蚀多孔硅的工作原理及其影响因素。第三章讨论了采用SiO₂掩膜的p-型半导体硅上制作宏多孔硅结构,再进行扩散制得三维PN结,探索其I-V、C-V电学性能,并且进行了孔距、孔深影响的模拟,特别是着重分析孔距（侧壁厚度）的影响。实验发现,当侧壁厚度薄到两侧的扩散层接近会聚时,孔深的提高对有效结面积影响不大。第四章详细讨论了采用低应力Si₃N₄掩膜的p-型硅上制作宏多孔硅,再进行扩散制得三维PN结。此实验重点是扩大侧壁厚度,以提高三维PN结的有效结面积。实验发现,采用抗蚀性强的低应力Si₃N₄掩膜并没有能够扩大侧壁厚度,这说明湿法刻蚀可能无法实现扩大侧壁厚度。为了解决这一问题,我们将采用深反应离子刻蚀的干法刻蚀来制作宏多孔硅,此工作还在进行中。第五章全文进行总结,并对基于三维PN结结构的能量转换芯片进行了展望。