Direct energy conversion has been investigated using Ni/SiC Schottky junctions with the irradiation of monochromatized synchrotron x rays mimicking the gamma rays of 237Np (30 keV) and 241Am (60 keV). Through current–voltage measurements, electrical energies were obtained for both types of gamma rays. The energy conversion efficiencies based on absorbed energy were found to be ∼1.6%, which is comparable to other previously described semiconducting systems. This result raises the prospect of energy recovery from nuclear wastes utilizing the present system, judging from the radiation tolerant nature of SiC. Additionally, we found different conversion efficiencies between the two samples during the same process. This could be explained using hard x-ray photoelectron spectroscopy and secondary ion mass spectroscopy measurements, suggesting the creation of Ni–Si compounds at the interface in the sample with poor performance. Hence, such combined measurements are useful to provide data that electrical measurements cannot provide us.

1.
M. A.
Prelas
,
C. L.
Weaver
,
M. L.
Watermanna
,
E. D.
Lukosi
,
R. J.
Schott
, and
D. A.
Wisniewski
,
Prog. Nucl. Energy
75
,
117
(
2014
).
2.
W. G.
Pfann
and
W.
Van Roosbroeck
,
J. Appl. Phys.
25
,
1422
(
1954
).
3.
H.
Flicker
,
J. J.
Loferski
, and
T. S.
Elleman
,
IEEE Trans. Electron Devices
11
,
2
(
1964
).
4.
H.
Lee
and
M.-S.
Yim
,
Nucl. Eng. Des.
300
,
384
(
2016
).
5.
H.
Lee
and
M.-S.
Yim
,
Prog. Nucl. Energy
94
,
46
(
2017
).
6.
T. A.
Kurniawan
,
M. H. D.
Othman
,
D.
Singh
,
R.
Avtar
,
G. H.
Hwang
,
T.
Setiadi
,
W.-h.
Lo
.,
Ann. Nucl. Energy
166
,
108736
(
2022
).
7.
M. H.
Elsheikh
,
D. A.
Shnawah
,
M. F. M.
Sabri
,
S. B. M.
Said
,
M. H.
Hassan
,
M. B. A.
Bashir
, and
M.
Mohamad
,
Renew. Sustainable Energy Rev.
30
,
337
(
2014
).
8.
R.
Gao
,
L.
Liu
,
Y.
Li
,
L.
Shen
,
P.
Wan
,
X.
Ouyang
,
H.
Zhang
,
J.
Ruan
,
L.
Zhou
,
L.
Chen
,
X.
Zhang
,
J.
Liu
,
H.
Li
,
M.
Liu
, and
X.
Ouyang
,
Energy Convers. Manage.
252
,
115090
(
2022
).
9.
G.
Spencer
and
T.
Alam
,
Appl. Phys. Rev.
6
,
031305
(
2019
).
10.
T.
Shimaoka
,
H.
Umezawa
,
K.
Ichikawa
,
J.
Pernot
, and
S.
Koizumi
,
Appl. Phys. Lett.
117
,
103902
(
2020
).
11.
Q.
Shao
,
J. T.
Jarrell
,
J. M.
Murphy
,
C. D.
Frye
,
R. A.
Henderson
,
M. A.
Stoyer
,
L. F.
Voss
, and
R. J.
Nikolic
,
J. Electron. Mater.
51
,
350
(
2022
).
12.
G. R.
Mackenzie
,
S.
Kaluvan
,
P. G.
Martin
,
C.
Hutson
,
T.
Connolley
,
M.
Cattelan
,
H.
Dominguez-Andrade
,
T. L.
Martin
,
N. A.
Fox
, and
T. B.
Scott
,
Mater. Today Energy
21
,
100688
(
2021
).
13.
T.
Yoshida
,
A. Y. K.
Chen
,
J.
Nozawa
,
N.
Sugie
, and
T.
Tanabe
,
Nucl. Sci. Eng.
150
,
362
(
2005
).
14.
K.
Hashizume
,
H.
Kimura
,
T.
Otsuka
,
T.
Tanabe
, and
T.
Okai
,
Mater. Res. Soc. Symp. Proc.
1264
,
501
(
2010
).
15.
N.
Horiuchi
,
K.
Taniguchi
,
M.
Kamiki
,
T.
Kondo
, and
M.
Aritomi
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect., A
385
,
183
(
1997
).
16.
N.
Horiuchi
,
N.
Iijima
,
S.
Hayashi
, and
I.
Yoda
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
87
,
287
(
2005
).
17.
Z.
Xu
,
Z.
Jin
,
X.
Tang
,
Y.
Liu
,
X.
Guo
,
C.
Peng
, and
H.
Wang
,
Int. J. Energy
44
,
508
(
2020
).
18.
S.
Butera
,
M. D. C.
Whitaker
,
G.
Lioliou
, and
A. M.
Barnett
,
Sci. Rep.
6
,
38409
(
2016
).
19.
S.
Butera
,
M. D. C.
Whitaker
,
A. B.
Krysa
, and
A. M.
Barnett
,
Sci. Rep.
7
,
4981
(
2017
).
20.
K.
Kojima
,
S.
Sato
,
T.
Ohshima
, and
S.
Kuroki
,
J. Appl. Phys.
131
,
245107
(
2022
).
21.
F.
Nava
,
E.
Vittone
,
P.
Vannic
,
G.
Verzellesi
,
P. G.
Fuochi
,
C.
Lanzieri
, and
M.
Glaser
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect., A
505
,
645
(
2003
).
22.
G.
Yang
,
Y.
Pang
,
Y.
Yang
,
J.
Liu
,
S.
Peng
,
G.
Chen
,
M.
Jiang
,
X.
Zu
,
X.
Fang
,
H.
Zhao
,
L.
Qiao
, and
H.
Xiao
,
Nanomaterials
9
,
194
(
2019
).
23.
P.
Godignon
,
X.
Jordà
,
M.
Vellvehi
,
X.
Perpiñà
,
V.
Banu
,
D.
López
,
J.
Barbero
,
P.
Brosselard
, and
S.
Massetti
,
IEEE Trans. Ind. Electron.
58
,
2582
(
2011
).
24.
S. I.
Maximenko
,
J. E.
Moore
,
C. A.
Affouda
, and
P. P.
Jenkins
,
Sci. Rep.
9
,
10892
(
2019
).
25.
M. V. S.
Chandrashekhar
,
C. I.
Thomas
,
H.
Li
,
M. G.
Spencer
, and
A.
Lal
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
033506
(
2006
).
26.
X.-Y.
Li
,
Y.
Ren
,
X.-J.
Chen
,
D.-Y.
Qiao
, and
W.-Z.
Yuan
,
J. Radioanal. Nucl. Chem.
287
,
173
(
2011
).
27.
Y.-M.
Liu
,
J.-B.
Lu
,
X.-Y.
Li
,
X.
Xu
,
R.
He
, and
H.-D.
Wang
,
Nucl. Sci. Tech.
29
,
1
(
2018
).
28.
A. A.
Svintsov
,
A. A.
Krasnov
,
M. A.
Polikarpov
,
A. Y.
Polyakov
, and
E. B.
Yakimov
,
Appl. Radiat. Isot.
137
,
184
(
2018
).
29.
Q.
Da-Yong
,
Y.
Wei-Zheng
,
G.
Peng
,
Y.
Xian-Wang
,
Z.
Bo
,
Z.
Lin
,
G.
Hui
, and
Z.
Hong-Jian
,
Chin. Phys. Lett.
25
,
3798
(
2008
).
30.
C.
Thomas
,
S.
Portnoff
, and
M. G.
Spencer
,
Appl. Phys. Lett.
108
,
013505
(
2016
).
31.
M.
Filipescu
,
G.
Velisa
,
V.
Ion
,
A.
Andrei
,
N.
Scintee
,
P.
Ionescu
,
S. G.
Stanciu
,
D.
Pantelica
, and
M.
Dinescu
,
J. Nucl. Mater.
416
,
18
(
2011
).
32.
J. P.
Kaszubaand
and
W. H.
Runde
,
Environ. Sci. Technol.
33
,
4427
(
1999
).
33.
A.
Luca
,
M.
Etcheverry
, and
J.
Morel
,
Appl. Radiat. Isot.
52
,
481
(
2000
).
34.
V. P.
Chechev
and
N. K.
Kuzmenko
,
Appl. Radiat. Isot.
68
,
1578
(
2010
).
35.
J.-F.
Vigier
,
D.
Freis
,
P.
Pöml
,
D.
Prieur
,
P.
Lajarge
,
S.
Gardeur
,
A.
Guiot
,
D.
Bouëxière
, and
R. J. M.
Konings
,
Inorg. Chem.
57
,
4317
(
2018
).
36.
M.
Ito
,
L.
Storasta
, and
H.
Tsuchida
,
Appl. Phys. Express
1
,
015001
(
2008
).
37.
Ž
Pastuović
,
R.
Siegele
,
I.
Capan
,
T.
Brodar
,
S.
Sato
, and
T.
Ohshima
,
J. Phys.: Condens. Matter
29
,
475701
(
2017
).
38.
T.
Shobu
,
K.
Tozawa
,
H.
Shiwaku
,
H.
Konishi
,
T.
Inami
,
T.
Harami
, and
J.
Mizuki
,
AIP Conf. Proc.
879
,
902
(
2007
).
39.
T.
Sato
,
Y.
Iwamoto
,
S.
Hashimoto
,
T.
Ogawa
,
T.
Furuta
,
S.
Abe
,
T.
Kai
,
P.-E.
Tsai
,
N.
Matsuda
,
H.
Iwase
,
N.
Shigyo
,
L.
Sihver
, and
K.
Niita
,
J. Nucl. Sci. Technol.
55
,
684
(
2018
).
40.
M.
Kobata
,
T.
Okane
,
K.
Nakajima
,
E.
Suzuki
,
K.
Ohwada
,
K.
Kobayashi
,
H.
Yamagami
, and
M.
Osaka
,
J. Nucl. Mater.
498
,
387
(
2018
).
41.
M.
Kobata
,
K.
Yoshii
,
T.
Fukuda
,
I.
Kawasaki
,
T.
Okane
,
H.
Yamagami
,
T.
Yaita
,
K.
Harii
,
J.
Ieda
,
S.
Okayasu
,
T.
Hioki
,
T.
Kikkawa
, and
E.
Saitoh
,
JPS Conf. Proc.
30
,
011192
(
2020
).
42.
S.
Okayasu
,
K.
Harii
,
M.
Kobata
,
K.
Yoshii
,
T.
Fukuda
,
M.
Ishida
,
J.
Ieda
, and
E.
Saitoh
,
J. Appl. Phys.
128
,
083902
(
2020
).
43.
K.
Miyano
,
N.
Tripathi
,
M.
Yanagida
, and
Y.
Shirai
,
Acc. Chem. Res.
49
,
303
(
2016
).
44.
B.
Qi
and
J.
Wang
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
15
,
8972
(
2013
).
45.
P. L.
Tam
and
L.
Nyborg
,
Surf. Coat. Technol.
203
,
2886
(
2009
).
You do not currently have access to this content.