片上固态超级电容及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种片上固态超级电容，包括结构相同且对称设置的第一电极和第二电极，所述第一电极包括硅衬底、至少两个硅纳米柱、金属硅化物层、TiVN薄膜、导电柱以及凝胶层，所述硅纳米柱设置于所述硅衬底上，且所述硅纳米柱之间互不接触，所述金属硅化物层覆盖于所述硅纳米柱和所述衬底上，所述TiVN薄膜覆盖于所述金属硅化物层上，所述凝胶层覆盖于所述TiVN薄膜上，所述导电柱设置于任意一个所述纳米柱背向所述硅衬底一面上的金属硅化物层上，且所述导电柱不被所述TiVN薄膜和所述凝胶层覆盖，降低了功率损失，且降低了成本，结构简单便于制备，同时增强了循环的稳定性。本发明专利技术还提供了一种片上固态超级电容的制备方法。一种片上固态超级电容的制备方法。一种片上固态超级电容的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
片上固态超级电容及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种片上固态超级电容及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着无线充电和物联网的快速发展，需要芯片能够实现能量自治。在用于能量存储的电子器件中，超级电容因同时拥有高的功率密度和循环寿命得到了广泛的关注。超级电容可以通过电双层(电双层超级电容)或者近表面的氧化还原反应(赝电容)来存储能量。通常，赝电容的能量密度要远远大于电双层电容。为了能与硅基芯片集成，需要将超级电容直接制备在芯片上。其次，由于需要额外的封装来阻止液态电解质的泄露，所以采用固态电解质是最佳的选择。也就是说，全固态超级电容更适合与硅基芯片集成。为了充分利用硅材料，可以对硅衬底进行结构设计，并使其直接作为电极材料。基于这种思想，大量的硅基纳米结构被用来作为制备超级电容的模板。由于硅很容易被氧化，而且是不可逆的，所以通常在硅表面覆盖一层钝化层，比如石墨烯、碳、氮化钛等。然而，这些超级电容都是利用电双层来存储电荷，所以可获得的能量密度都比较小。
[0003]为了增大能量密度，可以引入金属氧化物，比如氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种片上固态超级电容，其特征在于，包括结构相同且对称设置的第一电极和第二电极，所述第一电极包括硅衬底、至少两个硅纳米柱、金属硅化物层、TiVN薄膜、导电柱以及凝胶层，所述硅纳米柱设置于所述硅衬底上，且所述硅纳米柱之间互不接触，所述金属硅化物层覆盖于所述硅纳米柱和所述衬底上，所述TiVN薄膜覆盖于所述金属硅化物层上，所述凝胶层覆盖于所述TiVN薄膜上，所述导电柱设置于任意一个所述纳米柱背向所述硅衬底一面上的金属硅化物层上，且所述导电柱不被所述TiVN薄膜和所述凝胶层覆盖。2.根据权利要求1所述的片上固态超级电容，其特征在于，所述金属硅化物层的材料为硅化镍、硅化钛、铂镍合金硅化物、硅化钴中的任意一种。3.根据权利要求1所述的片上固态超级电容，其特征在于，所述硅衬底的电阻率为8～12Ω
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cm。4.根据权利要求1所述的片上固态超级电容，其特征在于，所述金属硅化物层的厚度为5～10nm。5.根据权利要求1所述的片上固态超级电容，其特征在于，所述TiVN薄膜的厚度为3～10nm。6.一种片上固态超级电容的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：刻蚀硅衬底，以在所述硅衬底上形成至少两个硅纳米柱；S2：在所述硅纳米柱的表面以及所述衬底上沉积一层金属，然后通过退火形成金属硅化物层；S3：在所述金属硅化物层的表面生成一层TiVN薄膜；S4：在所述TiVN薄膜上注入凝胶，以形成凝胶层，所述凝胶层的表面为平面；S5：刻蚀所述凝胶层和所述TiVN薄膜，以暴露任意一个所述硅纳米柱背向所述硅衬底的一面上的所述金属硅化物层；S6：在暴露...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宝，尹睿，张卫，
申请(专利权)人：上海集成电路制造创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：