来自VTT芬兰的研究人员创建了一种多孔硅超级电容器，其竞争碳碳/石墨烯的电流状态，可能实现片上电容器。
随着物联网(IoT)成为我们日常生活中越来越重要的一部分，对具有网络连接的物理设备的研究也大幅增加，从可穿戴电子设备到生物/化学传感。
随着物联网技术的发展，有必要为这些设备提供自主电源。电池制造商一直在努力生产一种不仅在微尺度上发挥作用，而且具有高功率密度和能量的电源。谈到满足这些需求，微型超级电容器似乎是本月的新研究口味。
电池和电容器的作用相对类似:它们储存能量。然而，他们的做法完全不同。电池利用锂和石墨等材料之间的化学反应，移动离子来发电。相比之下，超级电容器将使用电极之间的静电能量来做同样的事情。
超级电容器已经是几十年来的开发技术，并且正在慢慢接近与电池相关的典型值。与此同时，它们能够达到比电池更大的电力密度，同时能够在数十万个周期的过程中非常快速地充电和放电。
储能技术的比较。图像通过维基共享。
自2010年以来，人们一直在寻找微型超级电容器在片上集成方面的潜力。在这一时期，研究材料基本保持不变，主要集中在碳、TiC和石墨烯上。
现在，来自芬兰VTT技术研究中心的研究人员已经开发出一种新的制造超级电路机能量的新方法，潜在地实现了独立的电源电池制造商一直在寻找。
我们今天使用的大多数超级电容器都使用碳基电极，这是由于其巨大的表面积和随后储存电荷的能力。不幸的是，碳基电极的制造通常包括一个高温过程，这使其集成到硅基技术;特别是那些涉及微加工的。VTT研究人员的解决方案是利用多孔硅的高比表面积和其与当前微加工工艺的兼容性。
多孔硅材料的化学稳定性低、润湿性窄、基体电阻值大，这些都制约了多孔硅材料的性能。VTT研究人员通过使用原子层沉积技术在多孔硅基体上涂覆氮化钛来克服这些障碍。
一系列图像显示在通过ALD添加锡之前和之后的润湿性增加。图片礼貌芬兰VTT技术研究中心。
随着氮化钛的应用到多孔硅基质中，研究人员能够开发出一种新的杂交纳米电极。该设计拥有最重要的导电表面积到体积比，导致超级电容器的极高储能。
所得到的形状因子也恰好非常小。新设计能够进一步提高能量和功率密度值，以竞争当前最先进的碳和石墨烯电容器。该设计达到了能量密度（1.3 MWHC-3)，功率密度为(214 Wcm-3)，比电容为(15 Fcm-3)，与目前能量密度为2 mWhcm的石墨烯片上超级电容器相比-3)，功率密度为(200 Wcm-3)。
测试电容和电路的横截面
B多孔硅层横截面
C多孔硅层放大，前后镀锡
在原子层沉积循环中如何添加TiN的说明
新设计恰好也很好地补充了当前的物联网技术。研究人员能够将超级电容安装在一个1mm的硅芯片上，同时在芯片上预留足够的空间来嵌入许多设备和电子元件，如传感器和微电路。
VTT计划继续其研究，特别是旨在提高电极的效率。最初发表在《纳米能源》杂志上的研究文章可以找到这里。
