清華大學研究團隊在高頻超級電容器研究方面取得新進展

近日，由清華大學集成電路學院王曉紅教授領導的研究團隊在高頻超級電容器的動態響應極限研究方面取得了突破性進展。他們首次通過實驗量化了超級電容器的動態響應頻率上限。

團隊利用微納制造技術構建了表面絕對平坦、無孔的理想電極，并首次通過引入寄生電容屏蔽結構和外部鎖相環放大來消除干擾，精確確定了超級電容器的動態響應頻率上限。

在此基礎上，團隊創新性地提出了「介電-電化學」不對稱電容器的概念，即以低頻電化學效應和高頻介電效應為主的器件，在頻率響應和電容密度上均取得雙重突破。基于這一概念開發的微型超級電容器芯片，其特征頻率超過 1 MHz，比商用超級電容器高出 6 個數量級，覆蓋了主流電源電路的工作頻率范圍。

近年來，王教授的團隊對高頻超級電容器的動力學機制、晶圓加工方法和芯片集成技術進行了系統的研究。此前，該團隊成功攻克了電化學與半導體器件工藝不兼容的挑戰，提出了跨能量域異構集成理論和三維架構，建立了CMOS兼容的晶圓級全工藝制造系統，并開發了全球首個集成電化學功率整流濾波芯片。