[发明专利]一种芯片级全固态SiC超级电容器的制备方法

说明书

本发明涉及一种芯片级全固态SiC超级电容器的制备方法，属于微能源制造技术领域，制备方法包括：将SiC晶片先进行清洗、浸泡、干燥处理，再经阳极氧化刻蚀、剥离后得SiC纳米阵列薄膜；将SiC纳米阵列薄膜浸入固态电解质中，取出后直接压合得超级电容器电极；将超级电容器电极与固态电解质组装形成超级电容器，本发明芯片级全固态SiC超级电容器，工艺方法简单，制备成本低，具有很好的重复性，且SiC超级电容器厚度小，已经达到微米级，可以集成到芯片上，适用领域广。

技术领域

本发明涉及一种芯片级全固态SiC超级电容器的制备方法，属于微能源制造技术领域。

背景技术

微电子机械系统、微型机器人、植入式医疗器械等微型便携可穿戴电子设备的快速发展，极大地增加了对芯片级等微尺度微/纳米电源的需求。因而这类微型电化学储能设备的研究引起了人们的广泛关注。与微型电池相比，微型超级电容器具有快速能量采集、高速功率传输、与硅工业的兼容性好等优点。此外，由于离子扩散长度缩短，微型超级电容器可以在高充放电速率下实现高能量传输比。目前制备芯片级的微型超级电容器往往采用叉指电极的形式。但叉指电极的电容器电极面积往往只占基底面积的一半或者更少。这会导致整个器件负载的活性物质的量偏低，进而限制器件能量密度的提高。另外，叉指电极形式的超级电容器制造通常需要昂贵的光刻设备和复杂的制备工艺。超级电容器采用三明治结构则能够克服以上缺点，此类超级电容器电极面积占比高，生产工艺简单，广泛应用于商业化超级电容器。

但此类电容器在可集成方面还有诸多问题：

1)小型化困难，此类电容器通常由电极、隔膜和电解液构成，器件厚度难以控制；

2)存在液态电解质泄漏风险，水系电解质容易泄露危及整个电路；

3)电极布置容积效率低，无法在有效体积内容纳更多电极活性物质。

因此，基于以上讨论，如果能探索一种有效的芯片级超级电容制备方法，将有望解决目前芯片级超级电容器存在的主要问题，有力推动芯片级电容器在微电路领域的应用。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种SiC纳米阵列薄膜及其在超级电容器中的应用，该超级电容器体积小、适用领域广、性能强。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种芯片级全固态SiC超级电容器的制备方法，所述的方法包括如下步骤：

将SiC晶片先进行清洗、浸泡、干燥处理，再经阳极氧化刻蚀、剥离后得SiC纳米阵列薄膜；

将SiC纳米阵列薄膜浸入固态电解质中，取出后直接压合得超级电容器。

作为优选，所述SiC晶片为工业级。即SiC晶片表面划痕累计长度＜1条直径，且个数≤3条，微管密度≤1个/cm²。

作为优选，所述浸泡在氢氟酸的乙醇溶液中进行，浸泡时间为100-140s，其中氢氟酸与乙醇的体积比为0.8-1.2:1。

作为优选，所述干燥为将SiC晶片置于35-45℃的烘箱中干燥8-12min。

作为优选，阴极材质为碳板。

作为优选，所述刻蚀液的成分包括乙醇、氢氟酸、双氧水，体积比为3:6:1。

作为优选，所述SiC纳米阵列薄膜的形貌为长纳米线。

进一步优选，所述长纳米线的直径为18-22nm。

作为优选，所述刻蚀处理的时间为10-15min，剥离处理的时间为1-5s。