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1、10申请公布号CN104217863A43申请公布日20141217CN104217863A21申请号201410458341322申请日20140910H01G11/8420130171申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号72发明人麦立强王佩瑶双逸晏梦雨74专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人崔友明54发明名称场效应调控超级电容器的制备方法57摘要本发明公开了一种场效应调控超级电容器的制备方法。其过程如下在衬底上沉积一层介电层材料；将电极材料分散在所述的介电层材料上；在介电层和沟道上涂布抗蚀剂，制备出源极、漏极和电容器的一个电极；在源极、漏极。
2、上涂布光刻胶；用聚二甲基硅氧烷整体封装，注入电解液，得到场效应调控超级电容器。提出了一种提高超级电容器能量密度的思路，即通过外加场效应改变材料自身的载流子分布与导电性对储能器件进行优化，在栅极电场的调控作用下，超级电容器的容量平均有3到5倍的提升，并保持有原有的倍率性能。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图2页10申请公布号CN104217863ACN104217863A1/1页21一种场效应调控超级电容器的制备方法，其特征在于包括以下步骤场效应晶体管的沟道作为超级电容器的电极材料，制备出对电极，涂布光刻胶覆。
3、盖住场效应晶体管的源、漏极，封装电解液。2如权利要求1所述场效应调控超级电容器的制备方法，其特征在于所述沟道采用的材料为电极材料。3一种场效应调控超级电容器的制备方法，其特征在于包括以下步骤在衬底上沉积一层介电层材料；将电极材料分散在所述的介电层材料上；在介电层和沟道上涂布抗蚀剂，制备出源极、漏极和电容器的一个电极；在源极、漏极上涂布光刻胶；用聚二甲基硅氧烷整体封装，注入电解液，得到场效应调控超级电容器。权利要求书CN104217863A1/4页3场效应调控超级电容器的制备方法技术领域0001本发明属于电容器技术领域，具体涉及一种场效应调控超级电容器的制备方法。背景技术0002超级电容器，是2。
4、0世纪七八十年代发展起来的一种介于电池和传统电容器之间的新型储能器件，具有法拉级的超大电容量，比同体积的电解电容器容量大20006000倍，功率密度比电池高10100倍，同时具有更长的循环寿命，被认为是一种高效、实用的新型清洁能源，目前作为备用电源，广泛应用于照相机、录像机、移动电话、计算机等电子器件产品中。0003超级电容器根据储能机理的不同，可分为双电层电容和赝电容。双电层电容的产生主要基于电极/电解液界面上电荷分离所产生的双电层电容，如碳电极电容器；赝电容器电容的产生是基于电活性离子在贵金属电极表面发生欠电位沉积，或在贵金属氧化物电极表面发生氧化还原反应而产生的吸附电容。0004现有研究。
5、中，无论是双电层电容还是赝电容，提高电容器容量的有效方法都是提高电极材料的比表面积。双电层电容器通常采用高比表面积的活性碳；赝电容器通常采用纳米粒度的金属氧化物。但是，电极材料内只有能够与电解质接触的微孔表面才能产生电容，现有的双电层电容器和赝电容器的不足在于，多孔电极表面积的主要部分是微孔，由于电解质溶液表面张力的作用，使电解质溶液很难进入到多孔电极的微孔内，导致电极材料表面积利用率低，甚至产生有的碳电极材料比表面积很大，但制成电容器后电容却不大的现象。0005对于改善电容器能量密度低的问题，现在常见的思路有两方面，一是通过改变材料的尺寸结构，增大材料与电解质的接触面积。如材料尺寸纳米化，或。
6、者是制备出多孔的结构；二是通过与其他材料的复合，从化学组成上改善其储能性能，如MNO2与石墨烯的复合。以上改善方法制备工艺复杂，制作成本较高，方法普适性差。发明内容0006本发明目的在于提供一种增大超级电容器容量的方法。0007为达到上述目的，采用技术方案如下0008一种场效应调控超级电容器的制备方法，包括以下步骤0009场效应晶体管的沟道作为超级电容器的电极材料，制备出对电极，涂布光刻胶覆盖住场效应晶体管的源、漏极，封装电解液。0010按上述方案，所述沟道采用的材料为电极材料。0011一种场效应调控超级电容器的制备方法，包括以下步骤0012在衬底上沉积一层介电层材料；将电极材料分散在所述的介。
7、电层材料上；在介电层和沟道上涂布抗蚀剂，制备出源极、漏极和电容器的一个电极；在源极、漏极上涂布光刻胶；用聚二甲基硅氧烷整体封装，注入电解液，得到场效应调控超级电容器。说明书CN104217863A2/4页40013本发明的有益效果0014提出了一种提高超级电容器能量密度的思路，即通过外加场效应改变材料自身的载流子分布与导电性对储能器件进行优化，同时，外加电场强度易于调节的特点为我们对于超级电容器容量进行实时调控提供了可行性；0015在栅极电场的调控作用下，超级电容器的容量平均有3到5倍的提升，并保持有原有的倍率性能。附图说明0016图1实施例1的场效应调控超级电容器循环伏安曲线图；0017图2。
8、实施例1的场效应调控超级电容器倍率性能图；0018图3实施例2的场效应调控超级电容器循环伏安曲线图。具体实施方式0019以下具体实施方式进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。0020本发明场效应调控超级电容器的制备过程0021在衬底上沉积一层介电层材料；将电极材料分散在所述的介电层材料上；在介电层和沟道上涂布抗蚀剂，制备出源极、漏极和电容器的一个电极；在源极、漏极上涂布光刻胶；用聚二甲基硅氧烷整体封装，注入电解液，得到场效应调控超级电容器。0022通过外加场效应改变材料自身的载流子分布与导电性对储能器件进行优化，在栅极电场的调控作用下，超级电容器的容量平均有3到5倍的提升。
9、，并保持有原有的倍率性能。0023实施例100241选用带有300NM热氧化层的硅基片，将硅基片切成适当尺寸，然后用异丙醇IPA超声清洗硅片约30S，用氮气吹干。00252使用旋涂仪在基片上旋涂一层MMA，旋涂的转速为4000RPM，旋涂时间为90S，使用电热板烘烤，180，5MIN；然后再在基片上旋涂一层PMMA，旋涂的转速为4000RPM，旋涂时间为90S，使用电热板烘烤，180,5MIN。00263使用电子束曝光机EBL在旋涂好的硅片上刻蚀外电极和标记的图案，曝光剂量为380C/CM2，电子束加速电压为30KV，电子束电流为400PA。00274显影将电子束曝光后的基片在甲基异丁酮MIB。
10、K溶液中浸泡1MIN，然后在异丙醇中浸泡30S，氮气吹干。00285PLASMA清洗使用O2的PLASMA清洗硅片，功率为50W，清洗5MIN，O2流量3060ML/MIN。00296金属热蒸发PVD使用热蒸发镀膜仪蒸金属外电极和标记，CR/AU5NM/50NM。00307金属剥离将蒸镀有金属的基片放在丙酮中静置12H，使MMA/PMMA全部剥离，然后用丙酮和异丙醇冲洗基片，氮气吹干。00318将MNO2纳米线分散在基片上将合成的MNO2纳米线通过超声机分散在无水乙说明书CN104217863A3/4页5醇中，然后通过旋涂仪将其均匀分散在基片上，纳米线在基片上的位置和浓度要适当。00329在光。
11、学显微镜下对样品进行拍照，使用NPGS画图，标记纳米线在基片上的具体位置，设计连接纳米线与外电极的内电极图案。003310使用旋涂仪在基片上旋涂一层MMA，旋涂的转速为4000RPM，旋涂时间为90S，使用电热板烘烤,180，5MIN。然后再在基片上旋涂一层PMMA，旋涂的转速为4000RPM，旋涂时间为90S，使用电热板烘烤,180，5MIN。003411使用电子束曝光机EBL刻蚀内电极图案，曝光剂量为380C/CM2，电子束加速电压为30KV，电子束电流为100PA。003512显影将电子束曝光后的基片在甲基异丁酮MIBK溶液中浸泡15MIN，然后在异丙醇中浸泡30S，氮气吹干。00361。
12、3金属热蒸发PVD使用热蒸发镀膜仪蒸金属内电极，CR/AU5NM/150NM。003714金属剥离将蒸镀有金属的基片放在丙酮中静置12H，使MMA/PMMA全部剥离，然后用丙酮和异丙醇冲洗基片，氮气吹干。003815使用旋涂仪在基片上旋涂一层SU82002，旋涂的转速为4000RPM。使用电热板烘烤SU8,65,5MIN；95,5MIN。003916采用电子束曝光机制作SU8图案，使SU8刚好覆盖并保护金属电极，防止在溶液中电学测试时金属电极和溶液接触。曝光剂量为3C/CM2，电子束加速电压为30KV，电子束电流为20PA。004017对SU8进行曝光后的烘烤，65，1MIN；95，1MIN。。
13、004118显影分别将基片放在SU8DEVELOPER浸泡1MIN，然后在异丙醇中浸泡30S，氮气吹干。004219对SU8进行硬性烘烤处理将基片放置在电热板上，电热板从室温升温至180，在180保温60MIN，然后使电热板自然冷却至室温。004320利用聚二甲基硅氧烷PDMS封装器件，通过微流控技术，在手套箱中配好电解液KOH6M并通过引导管注入电解液，得到场效应调控超级电容器。0044本实施例制备的场效应调控超级电容器循环伏安曲线图，参照附图1。在背栅电压分别为1V、2V、3V和4V时，MNO2单根纳米储能器件在30MV/S扫速下如图1所示，背栅电压为3V时，电容器容量得到25倍的提升。0。
14、045本实施例制备的场效应调控超级电容器倍率性能图，参照附图2。纳米器件随着背栅电压的增大，MNO2单根纳米储能器件的容量得到明显提高的同时其倍率性能没有衰减。0046实施例20047场效应调控超级电容器纳米器件的制备过程0048选用硅基片，利用ALD沉积厚度为80NM的AL2O3,作为介电层。0049使用旋涂仪在基片上旋涂一层MMA，旋涂的转速为4000RPM，旋涂时间为90S，使用电热板烘烤，180，5MIN；然后再在基片上旋涂一层PMMA，旋涂的转速为4000RPM，旋涂时间为90S，使用电热板烘烤，180,5MIN。0050使用电子束曝光机EBL在旋涂好的硅片上刻蚀外电极和标记的图案，。
15、曝光剂量为380C/CM2，电子束加速电压为30KV，电子束电流为400PA。0051显影将电子束曝光后的基片在甲基异丁酮MIBK溶液中浸泡1MIN，然后在异丙说明书CN104217863A4/4页6醇中浸泡30S，氮气吹干。0052PLASMA清洗使用O2的PLASMA清洗硅片，功率为50W，清洗5MIN，O2流量3060ML/MIN。0053金属热蒸发PVD使用热蒸发镀膜仪蒸金属外电极和标记，CR/AU5NM/50NM。0054金属剥离将蒸镀有金属的基片放在丙酮中静置12H，使MMA/PMMA全部剥离，然后用丙酮和异丙醇冲洗基片，氮气吹干。0055将MOS2纳米片分散在介电层上。0056在。
16、光学显微镜下对样品进行拍照，使用NPGS画图，标记纳米线在基片上的具体位置，设计连接纳米线与外电极的内电极图案。0057使用旋涂仪在基片上旋涂一层MMA，旋涂的转速为4000RPM，旋涂时间为90S，使用电热板烘烤,180，5MIN。然后再在基片上旋涂一层PMMA，旋涂的转速为4000RPM，旋涂时间为90S，使用电热板烘烤,180，5MIN。0058使用电子束曝光机EBL刻蚀内电极图案，曝光剂量为380C/CM2，电子束加速电压为30KV，电子束电流为100PA。0059显影将电子束曝光后的基片在甲基异丁酮MIBK溶液中浸泡15MIN，然后在异丙醇中浸泡30S，氮气吹干。0060金属热蒸发P。
17、VD使用热蒸发镀膜仪蒸金属内电极，CR/AU5NM/150NM。0061金属剥离将蒸镀有金属的基片放在丙酮中静置12H，使MMA/PMMA全部剥离，然后用丙酮和异丙醇冲洗基片，氮气吹干。0062使用旋涂仪在基片上旋涂一层SU82002，旋涂的转速为4000RPM。使用电热板烘烤SU8,65,5MIN；95,5MIN。0063采用电子束曝光机制作SU8图案，使SU8刚好覆盖并保护金属电极，防止在溶液中电学测试时金属电极和溶液接触。曝光剂量为3C/CM2，电子束加速电压为30KV，电子束电流为20PA。0064对SU8进行曝光后的烘烤，65，1MIN；95，1MIN。0065显影分别将基片放在SU。
18、8DEVELOPER浸泡1MIN，然后在异丙醇中浸泡30S，氮气吹干。0066对SU8进行硬性烘烤处理将基片放置在电热板上，电热板从室温升温至180，在180保温60MIN，然后使电热板自然冷却至室温。0067利用聚二甲基硅氧烷PDMS封装器件，通过微流控技术，在手套箱中配好电解液并通过引导管注入电解液，得到场效应调控的超级电容器。0068本实施例制备的场效应调控超级电容器循环伏安曲线图，参照附图3。背栅电压在025V时，100MV/S扫速下的循环伏安曲线图，如图3所示，其容量得到了5倍的提高。说明书CN104217863A1/2页7图1图2说明书附图CN104217863A2/2页8图3说明书附图CN104217863A。