清華大學(xué)研究團隊在高頻超級電容器研究方面取得新進(jìn)展

近日，由清華大學(xué)集成電路學(xué)院王曉紅教授領(lǐng)導的研究團隊在高頻超級電容器的動(dòng)態(tài)響應極限研究方面取得了突破性進(jìn)展。他們首次通過(guò)實(shí)驗量化了超級電容器的動(dòng)態(tài)響應頻率上限。

團隊利用微納制造技術(shù)構建了表面絕對平坦、無(wú)孔的理想電極，并首次通過(guò)引入寄生電容屏蔽結構和外部鎖相環(huán)放大來(lái)消除干擾，精確確定了超級電容器的動(dòng)態(tài)響應頻率上限。

在此基礎上，團隊創(chuàng )新性地提出了「介電-電化學(xué)」不對稱(chēng)電容器的概念，即以低頻電化學(xué)效應和高頻介電效應為主的器件，在頻率響應和電容密度上均取得雙重突破?；谶@一概念開(kāi)發(fā)的微型超級電容器芯片，其特征頻率超過(guò) 1 MHz，比商用超級電容器高出 6 個(gè)數量級，覆蓋了主流電源電路的工作頻率范圍。

近年來(lái)，王教授的團隊對高頻超級電容器的動(dòng)力學(xué)機制、晶圓加工方法和芯片集成技術(shù)進(jìn)行了系統的研究。此前，該團隊成功攻克了電化學(xué)與半導體器件工藝不兼容的挑戰，提出了跨能量域異構集成理論和三維架構，建立了CMOS兼容的晶圓級全工藝制造系統，并開(kāi)發(fā)了全球首個(gè)集成電化學(xué)功率整流濾波芯片。