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金刚石材料的禁带宽度大,抗辐射能力强,化学惰性好,利用其制作的肖特基结同位素电池可具备输出电压及能量转换效率高,抗干扰性好,受外界温度、压力、电磁场影响小,可长期稳定工作等显著优点,有着广泛的应用前景。本文采用基于蒙特卡罗数值计算方法的Geant4软件,对基于外延单晶金刚石的肖特基二极管结构的同位素电池能量转换单元的能量沉积、器件性能等进行模拟计算分析,所得结果可为实际器件的设计制作提供理论依据和指导。在宽禁带半导体金刚石/金属肖特基结辐伏电池换能单元中,对使用不同放射源在不同肖特基金属内的能量沉积模拟计算结果表明:Ni-63、H-3、Pm-147放射源对应Cu、Au、Ni肖特基金属,要使入射粒子在金属表面反射和金属内沉积的能量最少,相应的金属厚度要求各有不同。对于Ni-63源,对应Cu、Au、Ni金属层临界厚度分别为30nm、20nm、30nm;对于H-3源,对应三种金属厚度均为100nm;对于Pm-147源,对应Cu、Au、Ni厚度要求则分别为20nm、10nm、10nm。这些计算结果指明在设计金刚石/金属肖特基结同位素电池换能单元时,针对不同的工况（放射源）,结型器件中金属层材料的选择需与厚度的选定相匹配,这样可使更多的入射能用于激发器件工作,理论上电池器件的能量转换效率会更高。进一步模拟β粒子穿过金属后在构成肖特基结的金刚石层中的能量沉积,计算结果表明金属金刚石复合层对β射线具有很强的阻挡能力,同时β射线在金刚石中能量的淀积随入射深度的增加呈指数衰减。对于H-3源对应肖特基金属Cu、Au、Ni时,临界金属层厚度都为100nm,在此前提条件下要使β粒子穿过金属层后能量全部沉积于金刚石层内,则相应金刚石层所需厚度都超过1.4um。而对于Ni-63源,对应肖特基金属Cu临界厚度为30nm,则金刚石层厚度需大于10um;对应20nm厚的Au时,金刚石厚度应超过10um;对应Ni时,金属层30nm,金刚石厚度10um。对于Pm-147源,对应临界厚度20 nm的Cu金属层,金刚石层厚度需大于11um;对应Au时,金属层10nm,金刚石厚度12um;对应Ni时,金属层10nm,金刚石厚度12um。β粒子在金属/金刚石复合层中的能量沉积模拟结果表明在金刚石/金属肖特基结同位素电池换能单元设计时,针对不同工况（放射源）除需选定相匹配的金属层材料与厚度外,还需相适应的金刚石层厚度,从而保证入射能更多沉积于器件工作区,有利于换能单元获得尽可能高的能量转换率。在此基础上,通过拟合三种β放射源在金刚石内的能量沉积曲线,结合理论推导所得的肖特基结同位素电池短路电流、开路电压、填充因子、能量转化效率等电输出性能参数计算公式,以及短路电流等电输出参数与掺杂浓度的关系,计算推导获得器件设计对整体性能的影响关系。计算结果表明,金刚石硼掺杂浓度为1×1013cm-3时,耗尽区宽度为8um,对应短路电流、开路电压、填充因子、转化效率都有较大值,最大转化效率可达4.1%。对应Ni-63放射源,短路电流为6.55nA,开路电压0.37V,填充因子0.588,转化效率4.1%;对应H-3放射源,短路电流为0.547nA,开路电压0.037V,填充因子0.479,转化效率2.9%;对应Pm-147放射源,短路电流为3.46nA,开路电压0.074V,填充因子0.498,转化效率2.43%。