基于MEMS超级电容器的高介电常数CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜制备及电学特性

相对于电化学超级电容器,静电式电容器具有更高的功率密度和可靠性,但能量密度过低。本研究提出制备基于高介电常数薄膜CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)的高能量密度MEMS静电式超级电容器。首先,以硅片为基底,通过溶胶-凝胶法在不同烧结温度700、800、900℃下制备CCTO薄膜,分别采用场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)对薄膜的形貌、组分和结晶状况进行表征,发现在800℃烧结温度下CCTO薄膜结晶状况最佳。然后,利用金属-绝缘层-半导体结构测试其电流-电压(I-V)和电容-电压(C-V)特性,计算得到薄膜的最大阈值电压和能量密度分别为47 V和3.2 J/cm^3。同时,首次对高介电常数介质膜中存在的介质充电现象进行了研究,并分析了介质充电对静电式超级电容器性能的影响。