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清华曲良体教授团队，最新Nature！

来源：时间：2023-11-20 11:28:07 浏览：1135次

第一作者：Yajie Hu、Mingmao Wu

通讯作者：曲良体教授

通讯单位：清华大学

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06712-2

研究背景

线路滤波对于集成电路的精确供电至关重要，例如中央处理器（CPUs）和存储器件。在电路小型化和器件便携性方面，电化学电容器具有高比电容的特点，可作为传统电解电容器（ELCs）的替代品，因此电化学电容器有望在集成电路和便携式电子产品的线路滤波中取代传统的电解电容器，但由于难以协同实现快速响应、高比电容、小型化和电路兼容集成，电化学电容器在线路滤波电路中的实际应用尚未实现。基于此，清华大学曲良体教授等人报道了一种电场增强策略，以促进电极材料和电解质内的离子迁移，导致串联电阻急剧降低一个数量级。不同于在频率特性和电容之间进行平衡的传统策略，自感强电场可以同时改善频率特性和电容。

文章要点

1、通过飞秒激光蚀刻减小通道宽度，在窄通道平面内线滤波电化学电容器（NCEC）中构建了一个强电场，在电极材料和电解质中显示出大幅降低的离子电阻，从而在120 Hz时达到39 mΩ cm²的超低串联电阻。在120 Hz下，相位角为-80°时，实现了高达5.2 mF cm^-2的超高面电容，是已报道的最高面电容的两倍，并且在1000000次循环后几乎没有观察到退化。

2、该电化学电容器可扩展集成到微电路中，显示出80 cells cm^-2的高集成密度，并可按需定制电容和电压。鉴于其优良的滤波性能和电路兼容性，本工作为线滤波电化学电容器在集成电路和柔性电子领域的实际应用迈出了重要的一步。

图文展示

图1. NCEC的设计原理与制备

图2. NCEC的电化学性能

图3.NCECs串联电阻降低的潜在机制

图4. NCECs的可扩展集成和线路滤波电路性能

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