半導(dǎo)體所設(shè)計(jì)出新型具有穩(wěn)壓效應(yīng)的超級(jí)電容器系統(tǒng)

　　隨著科技不斷飛速地發(fā)展，人類對(duì)高性能多功能集成器件產(chǎn)生了迫切的需求。創(chuàng)新性的集成系統(tǒng)不僅能夠避免空間和能量的浪費(fèi)，而且通過(guò)多種器件的集成化能夠獲得新的特性，從而有利于實(shí)現(xiàn)未來(lái)電子與光電子器件的尺寸最小化和功能最大化。作為新型能源存儲(chǔ)器件之一的超級(jí)電容器憑借高功率密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命和高安全性等優(yōu)勢(shì)而獲得廣泛的關(guān)注。但超級(jí)電容器在放電使用過(guò)程中的電壓會(huì)出現(xiàn)顯著降低，因而造成它不能穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)其他電子/光電子器件。為解決這一問(wèn)題，需要將超級(jí)電容器與穩(wěn)壓元件連接來(lái)獲得穩(wěn)壓特性。遺憾的是，現(xiàn)有的穩(wěn)壓系統(tǒng)普遍存在一些不足之處，如需要繁雜的電路、較高的成本以及較復(fù)雜的制備過(guò)程等。新興的憶阻器被譽(yù)為第四種基本電路元件，具有對(duì)電阻的時(shí)間記憶特性。

　　中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所半導(dǎo)體超晶格國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室沈國(guó)震研究員與武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室陳娣教授、徐智謀教授等團(tuán)隊(duì)合作，利用憶阻器對(duì)電阻的時(shí)間記憶特性，創(chuàng)新性地提出了將憶阻器與超級(jí)電容器集成，成功地實(shí)現(xiàn)了具有穩(wěn)壓特性的超級(jí)電容器系統(tǒng)。在這項(xiàng)工作中，首先采用納米壓印技術(shù)構(gòu)建了基于PCBM的柔性超級(jí)電容器，該器件顯示出良好的循環(huán)壽命(1000次循環(huán)的容量衰減率為6.4%)、提升的電容值(33mFcm-2)和穩(wěn)定的機(jī)械穩(wěn)定性和較高的柔性。由于沒(méi)有穩(wěn)壓?jiǎn)卧?，這種柔性超級(jí)電容器在放電過(guò)程顯示了顯著的電壓降低現(xiàn)象。為解決這一問(wèn)題，研究人員將其與基于SnO2納米顆粒薄膜的憶阻器集成到一起，所得到的超級(jí)電容器系統(tǒng)顯示了明顯改善的壓降特性，在200秒的放電過(guò)程中表現(xiàn)出極低的電壓降低現(xiàn)象(約0.06V)，這揭示出了這種新型的超級(jí)電容器系統(tǒng)擁有較好的穩(wěn)壓特性。