[發明專利]一種納米超級電容的制備方法

有效

• 申請號: 201010191624.8
• 申請日: 2010-06-03
• 公開（公告）號: CN101887845A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 丁士進;朱寶
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/28
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于納米超級電容技術領域，具體涉及一種納米超級電容的制備方法。

背景技術

在用于能量存儲的電子器件中，納米超級電容因同時擁有高的功率和能量密度得到了廣泛的關注。納米超級電容的提出得益于陽極氧化鋁這種特殊工藝。陽極氧化鋁是一種電化學工藝，簡單說來就是高純度的鋁片經陽極氧化可以在氧化鋁表面形成超高密度(10¹⁰cm^-2)的高度有序、六方形排列的多孔結構，并且通過工藝條件的控制可以獲得不同直徑(30～80nm)和深度的孔。如果在這些微孔里采用特定工藝就可以形成具有較大電極表面積的納米超級電容。傳統的納米超級電容以陽極氧化鋁作為制備模板，經歷了在氧化鋁孔隙里生長碳納米管作為電極形成的存儲體系再到在氧化鋁孔隙里形成MIM(金屬-絕緣介質-金屬)電容結構的存儲體系。

雖然傳統的納米超級電容在多方面都很優異，但是因為陽極氧化鋁比較脆弱，制備的納米超級電極很容易損壞。為了得到深寬比很高的氧化鋁多孔結構，通常都要在硅片上淀積很厚的一層鋁，這對于半導體工藝是一個很大的挑戰。如果能在硅片上形成有序的納米孔，再依靠硅的強度將可以很好地解決納米超級電容損壞的問題。近來出現了一種金屬催化刻蝕工藝，其原理是利用某些金屬顆粒作為催化劑，以氫氟酸和其他氧化劑的混合液作為腐蝕液對硅進行腐蝕，那么只有這些金屬顆粒正下方的硅被腐蝕掉，這樣就在硅片表面形成了深槽結構。有些研究小組已經使用光刻掩模板和金屬催化刻蝕工藝在硅片上形成了密度高、深寬比大，且高度有序的深槽結構，并以此深槽結構作為模板制備了納米超級電容。但是這種方法采用了光刻掩模板，導致制備成本較高，而且不同的孔徑需要不同的掩模板又導致工藝較復雜。如果將陽極氧化鋁工藝和金屬催化刻蝕工藝結合起來制備納米超級電容，將可以很好地解決成本高昂和工藝復雜的問題。

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發明內容

基于上述背景技術，本發明的目的在于提出一種工藝簡單，成本低廉的納米超級電容的制備方法。

為了達到上述目的，本發明提出的納米超級電容的制備方法，首先采用陽極氧化鋁工藝在重摻雜的低阻硅片表面形成氧化鋁模板。在這里氧化鋁只是作為形成硅深槽結構的非光刻掩模板，所以只需要控制氧化鋁的孔徑大小，無需控制深度，因而只需在硅片上淀積很薄的鋁膜。然后，利用金屬催化刻蝕工藝在硅片上形成高密度、高深寬比而且高度有序的深槽陣列。最后，以硅片中的深槽作為模板形成MIS(金屬-絕緣介質-重摻雜半導體)電容結構。

本發明提出的納米超級電容的制備方法采用了陽極氧化鋁和金屬催化的刻蝕工藝。

所述的金屬催化的刻蝕工藝，所用的金屬催化劑可以是金、銀、鉑或鈀。該工藝所用的腐蝕液是氫氟酸和雙氧水的混合溶液。