[发明专利]量子点超级电容器和电子电池

权利要求书

1.一种固态能量存储设备，包括：

a.至少一个量子限制物质(QCS)；

b.至少一层介电材料，其中所述至少一个QCS纳入于所述介电材料的至少一个层中；以及

c.设置在所述介电材料的至少一个层的顶表面上的第一导电电极以及设置在所述介电材料的至少一个层的底表面上的第二导电电极，其中所述第一电极和所述第二电极设置成将电荷转移至所述至少一个QCS，从而当电路设置成跨所述第一电极和所述第二电极提供电势时，所述电势将所转移的电荷从至少一个QCS排放至电路。

2.如权利要求1所述的固态能量存储设备，其特征在于，所述QCS是从包含量子点(QD)、量子阱和纳米线的组中选择的。

3.如权利要求1所述的固态能量存储设备，其特征在于，所述固态能量存储设备的充电速率是根据从下组中选择的标准来定义的，所述组包括：至少两个所述QCS之间的间隙的厚度、至少一个所述QCS和一个所述电极之间的间隙的厚度、所述QCS和所述介电层之间的能垒以及所述介电材料的所述至少一个层的介电常数。

4.如权利要求1所述的固态能量存储设备，其特征在于，所述固态能量存储设备的放电速率是根据从下组中选择的标准来定义的，所述组包括：至少两个所述QCS之间的间隙的厚度、至少一个所述QCS和一个所述电极之间的间隙的厚度、所述QCS和所述介电层之间的能垒以及所述介电材料的所述至少一个层的介电常数。

5.如权利要求1所述的固态能量存储设备，其特征在于，多个所述QCS根据从由所述QCS的尺寸或所述的QCS材料构成的组中选择的特征以梯度方式配置在所述第一电极和所述第二电极之间。

6.如权利要求5所述的固态能量存储设备，其特征在于，提供跨所述尺寸梯度的功函数的连续变化。

7.如权利要求5所述的固态能量存储设备，其特征在于，所述梯度中的相对大尺寸的所述QCS从由量子点、量子阱、纳米线和块状材料构成的组中选取。

8.如权利要求5所述的固态能量存储设备，其特征在于，所述梯度中的相对大尺寸的所述QCS包括具有第一功函数的材料，而所述梯度中的相对小尺寸的QCS包括第二功函数。

9.如权利要求1所述的固态能量存储设备，其特征在于，按照尺寸配置多个所述QCS，其中相对大尺寸的至少一个所述QCS被相对小尺寸的所述QCS的阵列包围。

10.如权利要求9所述的固态能量存储设备，其特征在于，所述相对大尺寸的QCS从由量子点、量子阱、纳米线和块状材料构成的组中选择。

11.如权利要求9所述的固态能量存储设备，其特征在于，所述相对大尺寸的所述QCS包括具有第一功函数的材料而所述相对小尺寸的QCS包括第二功函数。

12.如权利要求1所述的固态能量存储设备，其特征在于，按照尺寸配置多个所述QCS，其中相对小尺寸的至少一个所述QCS被相对大尺寸的所述QCS的阵列包围。

13.如权利要求12所述的固态能量存储设备，其特征在于，所述相对大尺寸的QCS从由量子点、量子阱、纳米线和块状材料构成的组中选择。

14.如权利要求1所述的固态能量存储设备，其特征在于，所述固态能量存储设备包括至少两个所述固态能量存储设备，至少两个所述固态能量存储设备的电输出串联或并联设置。

15.如权利要求1所述的固态能量存储设备，其特征在于，所述QCS的至少一个阵列在所述介电材料的至少一个层的表面上形成至少一个机能层。

16.如权利要求15所述的固态能量存储设备，其特征在于，所述机能层包括具有不同功函数的不同材料，其中所述机能层设置成在所述第一电极和所述第二电极之间形成化学势梯度。

17.如权利要求15所述的固态能量存储设备，其特征在于，所述机能层从设置在所述介电层内的QD阵列、设置在所述介电层内的量子阱阵列、设置在所述介电层内的纳米线阵列以及设置在所述介电层内的块状材料中选择。

18.如权利要求15所述的固态能量存储设备，其特征在于，所述机能层包括电子亲合势低于所述至少一个介电层的电子亲合势的材料。