半導(dǎo)體所設(shè)計出新型具有穩(wěn)壓效應(yīng)的超級電容器系統(tǒng)

　　隨著科技不斷飛速地發(fā)展，人類對高性能多功能集成器件產(chǎn)生了迫切的需求。創(chuàng)新性的集成系統(tǒng)不僅能夠避免空間和能量的浪費(fèi)，而且通過多種器件的集成化能夠獲得新的特性，從而有利于實現(xiàn)未來電子與光電子器件的尺寸最小化和功能最大化。作為新型能源存儲器件之一的超級電容器憑借高功率密度、長循環(huán)壽命和高安全性等優(yōu)勢而獲得廣泛的關(guān)注。但超級電容器在放電使用過程中的電壓會出現(xiàn)顯著降低，因而造成它不能穩(wěn)定地驅(qū)動其他電子/光電子器件。為解決這一問題，需要將超級電容器與穩(wěn)壓元件連接來獲得穩(wěn)壓特性。遺憾的是，現(xiàn)有的穩(wěn)壓系統(tǒng)普遍存在一些不足之處，如需要繁雜的電路、較高的成本以及較復(fù)雜的制備過程等。新興的憶阻器被譽(yù)為第四種基本電路元件，具有對電阻的時間記憶特性。

　　中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所半導(dǎo)體超晶格國家重點實驗室沈國震研究員與武漢光電國家實驗室陳娣教授、徐智謀教授等團(tuán)隊合作，利用憶阻器對電阻的時間記憶特性，創(chuàng)新性地提出了將憶阻器與超級電容器集成，成功地實現(xiàn)了具有穩(wěn)壓特性的超級電容器系統(tǒng)。在這項工作中，首先采用納米壓印技術(shù)構(gòu)建了基于PCBM的柔性超級電容器，該器件顯示出良好的循環(huán)壽命(1000次循環(huán)的容量衰減率為6.4%)、提升的電容值(33mFcm-2)和穩(wěn)定的機(jī)械穩(wěn)定性和較高的柔性。由于沒有穩(wěn)壓單元，這種柔性超級電容器在放電過程顯示了顯著的電壓降低現(xiàn)象。為解決這一問題，研究人員將其與基于SnO2納米顆粒薄膜的憶阻器集成到一起，所得到的超級電容器系統(tǒng)顯示了明顯改善的壓降特性，在200秒的放電過程中表現(xiàn)出極低的電壓降低現(xiàn)象(約0.06V)，這揭示出了這種新型的超級電容器系統(tǒng)擁有較好的穩(wěn)壓特性。