[发明专利]一种SiC纳米线阵列薄膜的制备方法及其在超级电容器电极中的应用

说明书

本发明涉及一种SiC纳米线阵列薄膜的制备方法及其在超级电容器电极中的应用，属于微能源制造技术领域，制备方法包括：将SiC晶圆先切割成SiC晶片，再经清洗、浸泡、干燥处理；将干燥后的SiC晶片作为阳极，SiC晶片的C面接触电极夹，浸入刻蚀液中进行刻蚀处理后取出；将SiC晶片C面的背面接触电极夹，再次浸入刻蚀液中进行剥离处理得SiC纳米线阵列薄膜。本发明SiC纳米线阵列薄膜制备方法，工艺方法简单，具有很好的重复性，且剥离方法简单，剥离的SiC纳米线阵列薄膜完整，成功率高。

技术领域

本发明涉及一种SiC纳米线 阵列薄膜的制备方法及其在超级电容器电极中的应用，属于微能源制造技术领域。

背景技术

近些年来，微型和便携式电子设备发展的技术趋势增加了对微型能源储存装置的需要。小尺寸的能源系统对于未来免维护的植入式生物传感器、远程和移动环境传感器、纳米机器人、微机电系统(MEMS)以及便携式和可穿戴个人电子产品的发展至关重要。目前，自供电微型设备主要依靠小型电池提供所需的电力，薄膜电池等微电池商业化和市场化呈现快速扩张。然而，这类微型电池与大型电池有着相同的局限性，即寿命有限、功耗低。与电池器件相比，超级电容器不受电池电化学电荷转移动力学的限制，通过对离子的快速可逆吸附/解吸，只将电荷存储在活性材料的电极-电极界面。因而具有功率密度高(10kW/kg)、充放电时间短(数秒)、循环寿命长(百万次以上)的独特优势。

碳化硅(SiC)具有较宽的带隙和较高的电子迁移率，在电子和传感器领域具有显著应用前景，且由于其电化学性能优异、比表面积高、与各种电解质的相容性好，迅速称为一种极具发展前景的电极材料，越来越多的SiC纳米结构被应用到超级电容器电极中。Yang等人证明了微波等离子体化学气相沉积技术合成的纳米晶3C-SiC薄膜具有作为储能电极材料的应用潜力。Alper等人采用低压化学气相沉积法制备了SiC包覆Si纳米线微型超级电容器电极，其电容值可达1.7mF/cm²，在1000个充放电周期内保持性能稳定。然而目前制备的SiC纳米结构电极在器件小型化方面存在瓶颈问题。为保证电极的支撑性，需要外加一定厚度的集流体，因此由活性物质和集流体组成的电极厚度显著增大，严重制约了其储能器件的微型化发展。因此开发具有高性能的一体化 SiC薄膜电极成为目前亟待解决的科学问题。

为提升薄膜电极的光电转换性能，公开号103579404A公开了一种Si纳米线薄膜电池及其制备方法，其通过在衬底上形成 Si纳米线层，并配合硅薄膜、掺杂型硅薄膜和透明导电膜，真正实现了载流子的径向收集，获得了具有较高转换效率的Si纳米线薄膜电池。但是，如何进一步提高SiC薄膜电极的比电容和循环稳定性仍需继续深入研究。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种SiC纳米线 阵列薄膜及其制备方法，并应用于超级电容器电极材料，该电极材料的循环稳定性好、比电容高。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种SiC纳米线 阵列薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

将SiC晶圆先切割成SiC晶片，再经清洗、浸泡、干燥处理；

将干燥后的SiC晶片作为阳极，SiC晶片的C面接触电极夹，浸入刻蚀液中进行刻蚀处理后取出；

将SiC晶片C面的背面接触电极夹，再次浸入刻蚀液中进行剥离处理得SiC纳米线阵列薄膜。