半導體所設計出新型具有穩壓效應的超級電容器系統

　　隨著科技不斷飛速地發展，人類對高性能多功能集成器件產生了迫切的需求。創新性的集成系統不僅能夠避免空間和能量的浪費，而且通過多種器件的集成化能夠獲得新的特性，從而有利于實現未來電子與光電子器件的尺寸最小化和功能最大化。作為新型能源存儲器件之一的超級電容器憑借高功率密度、長循環壽命和高安全性等優勢而獲得廣泛的關注。但超級電容器在放電使用過程中的電壓會出現顯著降低，因而造成它不能穩定地驅動其他電子/光電子器件。為解決這一問題，需要將超級電容器與穩壓元件連接來獲得穩壓特性。遺憾的是，現有的穩壓系統普遍存在一些不足之處，如需要繁雜的電路、較高的成本以及較復雜的制備過程等。新興的憶阻器被譽為第四種基本電路元件，具有對電阻的時間記憶特性。

　　中國科學院半導體研究所半導體超晶格國家重點實驗室沈國震研究員與武漢光電國家實驗室陳娣教授、徐智謀教授等團隊合作，利用憶阻器對電阻的時間記憶特性，創新性地提出了將憶阻器與超級電容器集成，成功地實現了具有穩壓特性的超級電容器系統。在這項工作中，首先采用納米壓印技術構建了基于PCBM的柔性超級電容器，該器件顯示出良好的循環壽命(1000次循環的容量衰減率為6.4%)、提升的電容值(33mFcm-2)和穩定的機械穩定性和較高的柔性。由于沒有穩壓單元，這種柔性超級電容器在放電過程顯示了顯著的電壓降低現象。為解決這一問題，研究人員將其與基于SnO2納米顆粒薄膜的憶阻器集成到一起，所得到的超級電容器系統顯示了明顯改善的壓降特性，在200秒的放電過程中表現出極低的電壓降低現象(約0.06V)，這揭示出了這種新型的超級電容器系統擁有較好的穩壓特性。