清華大學曲良體教授最新Nature：一種超低阻平面型微型插指電化學電容器

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清華大學曲良體教授最新Nature：一種超低阻平面型微型插指電化學電容器

【導讀】

電化學電容器有望取代傳統的電解電容應用于集成電路和便攜式電子產品的線路濾波。然而，受限于緩慢的離子遷移動力學，無法做到濾波需求的快速響應、高比電容、微型化和電路兼容的集成，電化學電容器在線濾波電路中的實際應用尚未實現。

【成果掠影】

今日，清華大學曲良體教授課題組提出了一種電場增強離子遷移策略來同時提升頻率特性和電容。具體來說，本工作通過提升局部電場強度促進內部離子遷移速率以降低串聯內阻，彌補電化學電容器高頻特性的不足。通過飛秒激光刻劃縮小溝道寬度，一個小型化的窄溝道面內電化學電容器在電極材料和電解液中的離子電阻都顯著降低，120?Hz下的串聯電阻僅為39?mΩ?cm2。因此，在120?Hz下，實現了高達5.2?mF?cm-2的超高面積電容，相位角為-80°，是先前報道的最高水平的2倍，并且在100萬次循環后幾乎沒有發生退化。將該電化學電容器擴展集成到微型電路學中，顯示出80?cell?cm-2的高集成密度，并可按需定制電容和電壓。鑒于優異的濾波性能和電路兼容性，這項工作為線濾波電化學電容器在集成電路和柔性電子中的實際應用提供了一個重要的支撐。相關論文以題為“Ultralow-resistance electrochemical capacitor for integrable line filtering”的論文發表在Nature上。