一种硅基三维微电池纳米电极结构制造技术

本发明专利技术公开了一种硅基复合三维微电池纳米电极结构。该纳米电极结构包括硅纳米柱阵列以及复合于硅纳米柱外层的材料层。制作方法包括将清洗、活化处理后的硅衬底上采用旋涂法自组装单层六方密排的聚苯乙烯纳米球；将单层聚苯乙烯纳米球做为掩膜，利用掩膜和感应耦合等离子体刻蚀技术进行刻蚀；依次用有机溶剂及标准清洗硅片工艺去除掩膜及刻蚀过程中所产生的副产物；最后利用薄膜沉积、材料生长技术得到瓶状硅基复合纳米柱阵列三维电极结构。这种结构一方面可以在硅纳米柱外层沉积锂离子阻挡层，进而形成硅衬底不参与锂离子嵌入/脱出的一种三维微电池的结构支撑，另一方面形成的硅或者硅复合材料，可以作为锂离子电池的阳极材料参与电极反应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种瓶状六角形硅及硅基复合三维微电池纳米电极结构，尤其是涉及瓶状硅基纳米柱阵列作为微型锂离子电池的三维纳米阳极电极材料。
技术介绍
目前随着微机电系统和集成电路的日益成熟发展，更多的微纳电子器件涌现出来并且逐步商业化。但供电系统电池的微型化问题在一定程度上阻碍了器件的进一步发展，且与微器件的集成也成为一种困难。在众多微型供电系统中，相对其他类型电池而言，微型锂离子电池作为一种可逆电池，由于它具有高的能量密度、较好的集成兼容性、良好的充放电循环性能、工作温度范围大、各种工作环境下具有良好的安全性、使用固态电解质，工作时无气体产生等优点，成为实现能源微型化、集成化、绿色化的最优选择，同时也是当前的研究热点。虽然近几年传统的二维薄膜微型锂离子电池相关研究日臻成熟并已实现商业化，但由于其二维(薄膜)结构的特点、现有的厘米级尺寸、电极材料的选择以及制备工艺，使得电池容量无法获得进一步提高，并且在大面积制造以及器件兼容集成等方面都存在诸多问题。尽管目前对锂离子电池的材料(包括阳极、阴极及固体电解质材料)的研究很多，也取得了一些可喜的进展，但考虑到在微型电池上的适用性和电池的工艺以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅纳米柱阵列，其特征在于，组成该阵列的硅纳米柱为下大上小的瓶状，直径50?500nm，高度700nm?5μm，柱间距为100nm?400nm。

【技术特征摘要】
1.一种硅纳米柱阵列，其特征在于，组成该阵列的硅纳米柱为下大上小的瓶状，直径50_500nm,高度 700nm_5 μ m,柱间距为 100nm-400nm。2.如权利要求1所述的一种硅纳米柱阵列，其特征在于:所述的硅纳米柱，其横截面为六角形，瓶身高度为500nm_3 μ m,直径为150nm-500nm,瓶颈高度为200nm_2 μ m,直径50nm-200nm，且瓶颈直径为瓶身的1/3-2/3。3.—种娃基复合三维微电池纳米电极结构,其特征在于:其包括权利要求1所述的娃纳米柱阵列以及复合于硅纳米柱外层的材料层。4.如权利要求3所述的一种硅基复合三维微电池纳米电极结构，其特征在于，所述硅纳米柱阵列基底为硅片，硅片的尺寸< 200mm，厚度300-500 μ m。5.如权利要求3所述的一种硅基复合三维微电池纳米电极结构，其特征在于:所述的材料层包括但不局限于单质材料或氧化物材料或多元化合物锂离子电极材料。6.如权利要求5所述的一种硅基复合三维微电池纳米电极结构，其特征在于，所述的单质材料包括但不局限于Sn、Ge、C、Graphene中的一种。7.如权利要求5所述的一种硅基复合三维微电池纳米电极结构，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静，岳闯，吴孙桃，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：