研制小体积、轻重量、高能量密度而且能够持续供能的微能源系统对微机电系统具有重要意义。放射性同位素电池具有寿命长、对环境适应性强、能承受较强的辐射照射、工作可靠、不需维护、结构紧凑、体积小、重量轻等优点,是微能源系统的理想选择。碳纳米管是一种非常具有潜力的新型纳米功能材料,其一维的纳米结构使其电子可以沿着管轴横波传输且具有量子效应,并使碳纳米管具有高的载流子迁移率和弹道传输特点。利用碳纳米管制备的同位素电池不仅体积小、结构简单,而且将有利于改善传统微型同位素电池的开路电压、短路电流和转换效率等。　　本文的工作分两部分,第一部分主要开展了基于碳纳米管薄膜一硅异质结微型同位素电池的原理、实验设计、实现工艺及性能测试等研究。第二部分主要开展了基于碳纳米管一金属肖特基结微型核电池的原理、实验设计、实现工艺及性能测试等研究。　　第一部分,本文首次提出了基于碳纳米管薄膜―硅异质结的微型同位素电池。首先本文充分调研了国内外同位素电池的研究现状,并重点了解跟本文工作相关的碳纳米管的电学特性及薄膜生长方法等。其次,本文重点分析了碳纳米管薄膜一硅异质结的能带结构,在此基础上分析了该异质结的电流电压特性和辐射伏特效应。根据该基本原理本文在选择合适的同位素源的基础上,对该异质结结构进行了设计,分别设计了不同的电极结构、不同的硅衬底结构以及不同的碳纳米管薄膜厚度,通过对比不同条件的异质结来获得最优的器件设计。然后,本文利用现有的微加工工艺实现了不同硅衬底结构和不同电极结构的制备,提出并使用溶液蒸发法制备了不同厚度的碳纳米管薄膜,并实现了不同结构的碳纳米管薄膜.硅异质结的制备。最后,本文利用HP4156B构架了一个测试系统,并利用此系统测试了异质结在暗条件下的Ⅰ-Ⅴ特性和辐射伏特效应等。测试结果显示最佳结构参数为硅衬底结构为倒金字塔Ⅴ型槽,电极间距为80μm,淀积的碳纳米管薄膜厚度为10μg;最佳结构的电流放大倍数A可达700倍、开路电压Voc为6.5mV、短路电流密度Jsc为13nA/cm2、填充因子FF为0.26、最大输出功率密度Pm为22pW/cm2、转换效率η为0.05％。　　第二部分,本文首次提出了基于碳纳米管一金属接触微型同位素电池。首先,本文充分调研了国内外同位素电池的研究现状,并重点了解跟本文工作相关的碳纳米管的电学特性及碳纳米管器件的加工和组装方法等。其次,本文着重描述碳纳米管与不同金属接触的原理、辐射伏特效应原理及介电泳组装原理,在此基础上,选择了金属Au和Ti作为电极材料,设计了一种梳状的组装对电极结构。然后,本文利用现有的微加工工艺实现了梳状电极的制备,并利用介电泳的方法在梳状电极上组装了单壁碳纳米管,采用电击穿法烧断了金属性的碳纳米管,最终实现了半导体性碳纳米管跟不同金属的非对称接触。最后,本文利用HP4156B构架了一个测试系统,并利用此系统测试了碳纳米管‐金属接触在暗条件下的Ⅰ-Ⅴ特性和辐射伏特效应,结果显示该器件具有良好的整流特性,其反向漏电流Is只有10.2pA,其开路电压Voc=26mV,短路电路密度Jsc=2.19μA/cm2,填充因子FF=0.255,最大输出功率Pm=14.5nW,转换效率η=4.29％。