包括细长体导电元件阵列的微米级电容器和纳米级电容器制造技术

根据本发明专利技术的实施方案的系统和方法实现了微米级电容器和纳米级电容器，其包括符合细长体阵列形状的导电元件。在一个实施方案中，包括符合细长体阵列形状的导电元件的电容器，其包括：符合细长体阵列形状的第一导电元件；符合细长体阵列形状的第二导电元件；以及布置在第一导电元件和第二导电元件之间且由此物理地分隔它们的电介质材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】根据本专利技术的实施方案的系统和方法实现了微米级电容器和纳米级电容器，其包括符合细长体阵列形状的导电元件。在一个实施方案中，包括符合细长体阵列形状的导电元件的电容器，其包括：符合细长体阵列形状的第一导电元件；符合细长体阵列形状的第二导电元件；以及布置在第一导电元件和第二导电元件之间且由此物理地分隔它们的电介质材料。【专利说明】包括细长体导电元件阵列的微米级电容器和纳米级电容器联邦资助声明本文描述的专利技术根据NASA合同执行工作，并遵守公法96-517 (35U.S.C.202)的规定，其中立约人选择保留所有权。
本专利技术大体涉及电容器。
技术介绍
电容器是能够存储电荷的设备，且通常包括两个彼此相邻放置但不相互接触的两个导电体。电容器被广泛应用于电子电路中。例如，它们可以被用于存储电荷以供以后使用，比如在照相机闪光灯、或可替换地作为能量备份，以防发生电源故障。电容器还可以用来:阻挡电荷和能量的浪涌以保护电路；构成无线电的组成部分；和作为存储器用于存储随机存取存储器(RAM)中的二进制码。电容器存储的电荷与施加的电压成比例，并且与它的电容量成比例，这是电容器的固有属性。因此，开发具有更大的电容量的电容是有用的，这使得电容器能够存储更多的电荷。
技术实现思路
根据本专利技术的实施方案的系统和方法实现了微米级电容器和纳米级电容器，其包括符合细长体阵列形状的导电元件。在一个实施方案中，包括符合细长体阵列形状的导电元件的电容器，包括:符合细长体阵列形状的第一导电元件；符合细长体阵列形状的第二导电元件；和布置在第一导电元件和第二导电元件之间且由此物理地分隔它们的电介质材料。 在另一个实施方案中，第一导电兀件和第二导电兀件被布置为相互交叉但物理上彼此不接触的不同结构。 在另一个实施方案中，电极间的间隙小于约10 μ m。 在又一个实施方案中，第一导电兀件和第二导电兀件各自符合圆柱阵列形状。 在又一个另外的实施方案中，第一导电兀件和第二导电兀件各符合六边形细长体阵列形状。 在其他的另一个实施方案中，第一导电元件和第二导电元件各自构成细长体阵列。 在其他另外的实施方案中，第一导电元件和第二导电元件各自构成沉积在细长体阵列上的涂层。 在其他的又一个实施方案中，电介质材料是聚苯并咪唑。 在其他的又一个另外的实施方案中，电介质材料是Celazole ?聚苯并咪唑材料。 在另一个实施方案中，第一导电元件是布置到细长体阵列上的层；电介质材料是布置在第一导电元件上的层；且第二导电元件是布置在电介质材料上的层。 在另外的实施方案中，细长体的阵列包括导电硅。 在又一个实施方案中，细长体的阵列包括布置在导电硅上的电介质材料层。 在又一个另外的实施方案中，第一导电元件和第二导电元件各自包括TiN。 在又一个实施方案中，电介质材料包括Al2O3O 在又一个另外的实施方案中，细长体阵列包括碳纳米管。 在其他的又一个另外的实施方案中，细长体阵列包括在碳纳米管上的氧化硅层。 在其他的又一个另外的实施方案中，第一导电元件和第二导电元件各自包括TiN。 在另一个实施方案中，电介质材料包括Al2O3。 在另外的实施方案中，电容器包括:第二电介质材料、第三导电元件、第三电介质材料、第四导电元件、第四电介质材料、以及第五导电元件；其中:第二电介质材料是布置在第二导电元件上的层、第三导电元件是布置在第二电介质材料上的层、第三电介质材料是布置在第三导电元件上的层、第四导电元件是布置在第三电介质材料上的层、第四电介质材料是布置在第四导电元件上的层、以及第五导电元件是布置在第四电介质材料上的层。 在又一个实施方案中，电介质材料为BaTi03。 在又一个另外的实施方案中，第一导电兀件、第二导电兀件和电介质材料具有相似的热膨胀系数。 在其他的另一个实施方案中，第一导电元件、第二导电元件和电介质材料允许电容器在大约20°C到360°C之间的温度范围内进行操作。 【专利附图】【附图说明】 图1A和IB根据本专利技术的实施方案示出了一种电容器，其包括两个各自符合细长体阵列形状的导电元件，且这两个导电元件各自具有不同的结构，且被配置为相互交叉。 图2描述了参数，其被用于表征被配置为相互交叉的两个导电元件之间的空间关系O 图3根据本专利技术的实施方案，描述了被配置为相互交叉的两个导电元件的预期电容量，其为它们空间关系的函数。 图4描述了蜂窝结构，根据本专利技术的实施方案，细长体可采取这种结构形式。 图5描述了根据本专利技术的实施方案的如何能通过涂敷细长体阵列来实现符合细长体阵列形状的导电元件。 图6示出了根据本专利技术实施方案的采用导电材料层和电介质材料层的微米级电容器。 图7示出了根据本专利技术实施方案的包括导电材料层和电介质材料层的纳米级电容器。 图8A-8E示出了作为电容量的几何结构的函数，预期电容量可如何变化。 图9示出了作为温度的函数，介电常数可如何变化，以及其如何被操作。 图1OA和1B示出了根据本专利技术的实施方案，可在高温条件下进行操作的电容器。 图1lA和IlB展示了在图1OA和1B中描述的电容器的测试结果。 图12展示了在1A中描述的电容，其已经损坏且仍充分执行。 【具体实施方式】 现在转到附图，实现微米级电容器和纳米级电容器的系统和方法被描述，其中电容器包括符合细长体阵列形状的导电元件。电容器的电容量通常是导电元件表面积和它们分隔距离的函数。在一般情况下，电容量随着表面积的增加而增加，且随着分隔距离的增加而减少。例如，平行板电容器的电容量，即在真空中分隔一定距离的两个平行导电板的电容量，其可用以下关系确定: C = ( ε 0*Α) /d 其中: C为电容量； ε。为自由空间的介电常数； A为板的表面积；以及 d为分隔的板之间的距离。 相似地，圆柱形电容器的电容量，即居中布置一个杆(rod)，且平行于圆柱形管(通过真空分隔)的电容器的电容量为: C= (2 31 ε 0L)/ln(Ra/Rb) 其中: L为杆和圆柱形管的长度； Ra为管的内表面半径；以及 Rb为杆的半径。 同样类似地，球形电容器的电容量，即第一球形壳布置在第二球形壳中央(通过真空分隔)的电容器的电容量，可根据以下关系来确定: C = 4 ε 0 (rarb/ (rb-ra)) 其中: ra为第一球形壳的半径；以及 rb为第二球形壳的半径。 【权利要求】1.一种包括符合细长体阵列形状的导电元件的电容器，包括: 第一导电元件，其符合细长体阵列形状； 第二导电元件，其符合细长体阵列形状；以及 电介质材料，其布置在所述第一导电元件和所述第二导电元件之间，且由此在物理分隔所述第一导电元件和所述第二导电元件。2.根据权利要求1所述的电容器，其中: 所述第一导电元件和所述第二导电元件是被配置为相互交叉但物理上彼此不接触的不同结构。3.根据权利要求2所述的电容器，其中，所述电极间的间隙小于约ΙΟμπι。4.根据权利要求2所述的电容器，其中，所述第一导电元件和所述第二导电元件各自符合圆柱阵列形状。5.根据权利要求2所述的电容器，其中，所述第一导电元件和所述第二导电元件各自符本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括符合细长体阵列形状的导电元件的电容器，包括:第一导电元件，其符合细长体阵列形状；第二导电元件，其符合细长体阵列形状；以及电介质材料，其布置在所述第一导电元件和所述第二导电元件之间，且由此在物理分隔所述第一导电元件和所述第二导电元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈里什·马诺哈拉，琳达·Y·德尔卡斯蒂罗，默罕默德·莫扎拉蒂，
申请(专利权)人：加州理工学院，
类型：发明
国别省市：美国;US