[发明专利]非对称三维结构微电容及其制造方法

权利要求书

1.一种非对称三维结构微电容，其特征在于：包括阳极（1）、阴极（2）、以及玻璃基底（3）；

所述阳极（1）包括阳极集流体、以及聚吡咯/氧化石墨烯二元复合功能薄膜（6）；所述阳极集流体包括键合于玻璃基底（3）上表面的阳极三维硅微结构（4）、以及溅射于阳极三维硅微结构（4）表面的阳极镍层（5）；聚吡咯/氧化石墨烯二元复合功能薄膜（6）沉积于阳极镍层（5）表面；

所述阴极（2）包括阴极集流体、以及聚吡咯功能薄膜（9）；所述阴极集流体包括键合于玻璃基底（3）上表面的阴极三维硅微结构（7）、以及溅射于阴极三维硅微结构（7）表面的阴极镍层（8）；聚吡咯功能薄膜（9）沉积于阴极镍层（8）表面；

玻璃基底（3）上表面覆盖有凝胶电解质层（10）；凝胶电解质层（10）上表面覆盖有BCB介质膜；阳极（1）和阴极（2）非对称设于玻璃基底（3）上表面，且阳极（1）和阴极（2）均内嵌于凝胶电解质层（10）中。

2.根据权利要求1所述的非对称三维结构微电容，其特征在于：阳极（1）的数目为两个；阴极（2）的数目为一个；两个阳极（1）对称设于阴极（2）两侧。

3.根据权利要求1所述的非对称三维结构微电容，其特征在于：阳极三维硅微结构（4）的深度、阴极三维硅微结构（7）的深度均为200μm。

4.根据权利要求1所述的非对称三维结构微电容，其特征在于：阳极（1）的横截面为T形截面；阴极（2）的横截面为S形截面。

5.根据权利要求4所述的非对称三维结构微电容，其特征在于：阳极（1）长度为120μm，阳极（1）宽度为20μm；阴极（2）内径为100μm。

6.一种非对称三维结构微电容的制造方法，该方法用于制造如权利要求1所述的一种非对称三维结构微电容，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：

a.选择玻璃基底（3）；

b.在玻璃基底（3）上表面键合硅基片，并通过MEMS光刻工艺在硅基片表面刻蚀出阳极三维硅微结构（4）和阴极三维硅微结构（7）；

c.在阳极三维硅微结构（4）表面溅射阳极镍层（5），阳极三维硅微结构（4）和阳极镍层（5）共同构成阳极集流体；在阴极三维硅微结构（7）表面溅射阴极镍层（8），阴极三维硅微结构（7）和阴极镍层（8）共同构成阴极集流体；

d.在阳极镍层（5）表面沉积聚吡咯/氧化石墨烯二元复合功能薄膜（6），阳极集流体和聚吡咯/氧化石墨烯二元复合功能薄膜（6）共同构成阳极（1）；在阴极镍层（8）表面沉积聚吡咯功能薄膜（9），阴极集流体和聚吡咯功能薄膜（9）共同构成阴极（2）；

e.在玻璃基底（3）上表面覆盖凝胶电解质层（10），并保证阳极（1）和阴极（2）均内嵌于凝胶电解质层（10）中；

f.在凝胶电解质层（10）上表面覆盖BCB介质膜。

7.根据权利要求6所述的非对称三维结构微电容的制造方法，其特征在于：所述步骤b中，MEMS光刻工艺包括如下步骤：首先，在硅基片表面涂覆一层光刻胶；然后，依次通过甩胶、前烘、曝光、后烘、显影、漂洗、硬烘，在硅基片表面形成非对称的阳极集流体图形和阴极集流体图形；最后，按照阳极集流体图形和阴极集流体图形，采用RIE工艺在硅基片表面刻蚀出阳极三维硅微结构（4）和阴极三维硅微结构（7）。

8.根据权利要求6所述的非对称三维结构微电容的制造方法，其特征在于：所述步骤d中，在阳极镍层（5）表面沉积聚吡咯/氧化石墨烯二元复合功能薄膜（6）包括如下步骤：首先，采用吡咯、表面活性剂、氧化石墨烯配制形成电解液；然后，将阳极集流体作为工作阳极，选取铂板作为工作阴极，选取饱和甘汞电极作为参比电极；最后，将工作阳极、工作阴极、参比电极置于该电解液中，通过阳极氧化聚合方法在阳极镍层（5）表面沉积聚吡咯/氧化石墨烯二元复合功能薄膜（6）；在阴极镍层（8）表面沉积聚吡咯功能薄膜（9）包括如下步骤：首先，采用吡咯、表面活性剂配制形成电解液；然后，将阴极集流体作为工作阳极，选取铂板作为工作阴极，选取饱和甘汞电极作为参比电极；最后，将工作阳极、工作阴极、参比电极置于该电解液中，通过阳极氧化聚合方法在阴极镍层（8）表面沉积聚吡咯功能薄膜（9）。