基于C-MEMS的微纳结构的制备及其超级电容特性的研究

发布时间：2017-04-16 16:17

  本文关键词：基于C-MEMS的微纳结构的制备及其超级电容特性的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传统的C-MEMS工艺以光刻胶作为前驱体，结合光刻和高温热解的步骤，可以得到良好的导电、导热、优良生物兼容性及化学随性的碳微结构。一方面，微机电系统被广泛的研究，并越来越多的在生物、医学和能源方面得到应用，为微机电系统提供能源的微型能源也有更多的需求。另一方面，超级电容作为重要的能源引起广泛的研究者兴趣，它介于传统电池和电容的，同时拥有高的比功率及比能量。而基于碳材料电极的超级电容又是一研究重点。基于以上几点，可以基于C-MEMS开发以碳为基础的微纳结构的制备工艺，并研究其超级电容的特性。 本文选用SU-8作为前驱体，一方面，改进C-MEMS结构及工艺本身，分别制备悬浮结构和褶皱表面结构；另一方面，引入新的材料氧化硅和氧化猛，集成于C-MEMS结构。主要研究内容包括： （1）优化C-MEMS的光刻过程，利用衍射过曝光的效应制备C-MEMS悬浮结构，实现可控的工艺探索；进行超级电容特性的测试，比电容可以提高至3.8倍。 （2）在传统C-MEMS工艺中增加喷碳的步骤，制备C-MEMS褶皱表面结构，，通过控制热解时间研究其形貌的变化；进行超级电容特性的测试，比电容可以提高至7.5倍。 （3）在传统C-MEMS工艺中增加镀铜膜的步骤，制备C-MEMS/SiO_2集成结构，提出碳化辅助的铜催化气-液-固生长机理；开发可控的制备多种形貌的集成结构的工艺；进行超级电容特性的测试，比电容值可提高约13倍。 （4）对传统的C-MEMS结构直接进行电化学沉积，制备C-MEMS/MnO2集成结构，控制时间可以控制其集成结构的形貌；分别对多种形貌测试其超级电容特性，最高比电容可提高约30倍。
【关键词】：C-MEMS 超级电容 悬浮结构 褶皱表面 氧化硅纳米线 氧化猛 微纳集成
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM53;TH-39
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 课题来源8
• 1.2 选题概述8-11
• 1.3 论文主要内容11-13
• 2 C-MEMS工艺及超级电容的测试基础13-19
• 2.1 实验材料及仪器13-14
• 2.2 C-MEMS的典型工艺14-17
• 2.3 结构表征及超级电容测试的基础17-18
• 2.4 本章小结18-19
• 3 C-MEMS的碳结构和工艺改进及其超级电容的特性19-26
• 3.1 C-MEMS悬浮结构19-23
• 3.2 C-MEMS褶皱表面结构23-25
• 3.3 本章小结25-26
• 4 C-MEMS非碳材料的集成结构及其超级电容的特性26-57
• 4.1 C-MEMS/SiO_2集成结构26-45
• 4.2 C-MEMS/MnO2集成结构45-56
• 4.3 本章小结56-57
• 5 结论与展望57-59
• 5.1 本文结论57
• 5.2 工作展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-65
• 附录 攻读硕士期间的论文及专利65-66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张建中,王保民,李昌进;微电池的最新研究动态[J];电源技术;2002年S1期

2 孙磊;苑伟政;乔大勇;秦冲;;一种面向微型传感器的新型微能源的结构设计与仿真[J];传感技术学报;2006年06期

  本文关键词：基于C-MEMS的微纳结构的制备及其超级电容特性的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：311195