The invention relates to a solid-state film capacitor with self-repairing function and a preparation method thereof. The capacitor comprises a substrate substrate, a bottom electrode, a manganese dioxide film, an alumina dielectric film and an upper electrode. The bottom electrode is a layer of conductive film deposited on a substrate, and the manganese dioxide film is an active manganese dioxide film deposited on the bottom electrode. The dielectric film is an amorphous alumina film coated on the manganese dioxide film, and then a metal film is deposited on the alumina film as an electrifying layer. The electrode is made into a solid film capacitor unit. A solid-state thin film capacitor with self-repairing function is prepared by packaging the capacitor unit and welding the lead. Compared with the existing technology, the capacitor prepared by the invention has the advantages of high energy storage density, self-repairing, no electrolyte, safety and reliability.
【技术实现步骤摘要】
一种具有自修复功能的固态薄膜电容器及其制备方法
本专利技术属于电容器制备
,具体涉及一种具有自修复功能的固态薄膜电容器及其制备方法。
技术介绍
以集成电路为标志的微电子技术是信息化时代最具代表性的高新技术之一。电容器作为最常用的电子元件,在集成电路中有不可替代的作用。随着微电子工业产品的微型化、便携化,大规模集成化对电容器元件提出了更高的要求。传统的电容器已经远远不能满足市场需求,微型化、低成本、高可靠性、高能量密度是现代化电容器发展的必然要求。然而在电容器的制造和使用过程中,电介质薄膜不可避免的会出现各种各样的缺陷,直接影响了电容器的性能。因此电容器的自修复功能是十分必要的。传统的铝电解电容器以液态电解质为阴极,在电场作用下,液态电解质中的O2-离子被输送到介质缺陷处,与从铝基底电离出来的Al3+离子结合,生成氧化铝,修复了电介质薄膜中的缺陷,使电容器恢复正常工作。但是这种电容器必须存在液态电解质提供O2-离子,才能实现其缺陷修复。正是这些电解液的存在给电容器带来了安全和可靠性隐患。电解液在电容器工作期间逐渐蒸发或者泄漏,从而改变了电容器的电器属性。如果电容器失效,还会发生化学反应,在电容器中形成压力,释放出易燃、腐蚀性气体,甚至会引发爆炸等。此外铝电解电容器体积庞大,储能密度低,也已不能满足现代市场需求。固态钽电解电容器采用固态MnO2作为电解质,也具有自修复功能,其修复机制是当工作电压升到较大值时,Ta2O5薄膜缺陷处的电流激增,产生的焦耳热量可以使作为阴极的MnO2分解为高电阻的Mn2O3,将Ta2O5薄膜的缺陷与电极隔离,使电容器不致遭受连 ...
【技术保护点】
1.一种具有自修复功能的固态薄膜电容器,其特征在于,该电容器包括衬底基片(5)、底电极(4)、二氧化锰薄膜(3)、氧化铝电介质薄膜(2)和上电极(1),所述的底电极(4)涂覆在衬底基片(5)表面上,所述的二氧化锰(3)涂覆在底电极(4)表面上,所述的氧化铝电介质薄膜(2)设置在二氧化锰(3)和上电极(1)之间,以该电容器的上电极为阳极,底电极为阴极接入电路,在电场作用下,二氧化锰薄膜能够提供O2‑离子,上电极Al薄膜提供Al3+离子,两种离子在氧化铝电介质薄膜中发生化学反应,生成氧化铝,能够修复电介质薄膜中的缺陷,提高氧化铝薄膜的击穿电场强度。
【技术特征摘要】
1.一种具有自修复功能的固态薄膜电容器,其特征在于,该电容器包括衬底基片(5)、底电极(4)、二氧化锰薄膜(3)、氧化铝电介质薄膜(2)和上电极(1),所述的底电极(4)涂覆在衬底基片(5)表面上,所述的二氧化锰(3)涂覆在底电极(4)表面上,所述的氧化铝电介质薄膜(2)设置在二氧化锰(3)和上电极(1)之间,以该电容器的上电极为阳极,底电极为阴极接入电路,在电场作用下,二氧化锰薄膜能够提供O2-离子,上电极Al薄膜提供Al3+离子,两种离子在氧化铝电介质薄膜中发生化学反应,生成氧化铝,能够修复电介质薄膜中的缺陷,提高氧化铝薄膜的击穿电场强度。2.根据权利要求1所述的一种具有自修复功能的固态薄膜电容器,其特征在于,在底电极(4)与氧化铝介质薄膜(2)之间涂覆有厚度为50-150nm的二氧化锰薄膜(3)。3.根据权利要求1所述的一种具有自修复功能的固态薄膜电容器,其特征在于,在二氧化锰薄膜(3)与上在电极(4)之间涂覆有200-400nm的氧化铝介质薄膜(2)。4.根据权利要求1所述的一种具有自修复功能的固态薄膜电容器,其特征在于,所述的上电极为Al,Ta,Nb或Ti金属薄膜,厚度50-150nm。5.根据权利要求1所述的一种具有自修复功能的固态薄膜电容器,其特征在于,所述的底电极为Pt、Ag、Au、Cu或Al金属薄膜,厚度50-150nm。6.一种如权利要求1所述的具有自修复功能的固态薄膜电容器的制备方法,其特征在于,该方法...
【专利技术属性】
技术研发人员:胡保付,杜保立,汪舰,徐坚,刘丙国,刘明,
申请(专利权)人:河南理工大学,
类型:发明
国别省市:河南,41
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