新裝置儲存電力在矽晶片上
- 建檔日期：102-10-22
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美國田納西州Vanderbilt大學機械工程系材料科學家Cary Pint領導的研究團隊，在Scientific Reports期刊發表的論文說明新型超級電容體的發明設計。這是第一個由矽材製成的超級電容體，因此可內建在矽晶片裡形成微電子電路，以提供電力。實際應用時，該超級電容體可建置在電子產品裡既有矽晶片尚未利用的部分，既方便又省材料空間。該超級電容體將電子安置在多孔材料表面以儲存電力，所以充放電非常快速，且能反覆數百萬次，這是化學電池無法比擬的。以往超級電容體的材料是活性碳，由於尺寸與功能限制，應用發展落後於鋰離子電池。為改善超級電容體的能量密集度，以往研究重點在碳基的石墨烯與奈米管，尋求電極表面積極大化方式，但是如何穩定安置這些材料相當困難。該研究團隊轉而研究多孔矽材，以電化學蝕刻矽晶圓表面，形成最佳奈米結構超級電容體電極。由於矽材容易與電解質的化學物質反應，該研究團隊嘗試在多孔矽材表面塗布薄碳。通常石墨烯由加熱碳化矽(俗稱金剛砂)至1400℃而產生，但在600~700℃時，該研究團隊藉電子顯微鏡，發現多孔矽材表面有石墨烯奈米薄層。測試發現該薄層能穩定矽材表面化學性質，所製成的超級電容體因此較無碳薄層改善數百倍，優於目前商業化產品。這種新發明在目前種類繁多的電子產品製造，有極大的應用發展空間。
