Учёные представили технологию «мгновенного отжига» для создания высокоэффективных конденсаторов

Диэлектрические конденсаторы, используемые в импульсных лазерах, электромобилях и другой критически важной электронике, требуют не только высокой ёмкости, но и устойчивости к экстремальным температурам. Однако добиться сочетания большой плотности энергии, надёжности и технологичности долгое время мешали сложности производства высококачественных диэлектрических плёнок.

Традиционные технологии опираются на химическое легирование, сложные многокомпонентные составы или контролируемые структурные дефекты. Эти методы трудоёмки и плохо подходят для масштабного выпуска.

Исследователи из Института исследований металлов Китайской академии наук под руководством профессора Ху Вэйцзиня предложили новое решение — метод «мгновенного отжига». Он обеспечивает нагрев и охлаждение материала со скоростью до 1000 °C в секунду, позволяя синтезировать релаксаторные антисегнетоэлектрические плёнки цирконата свинца на кремниевой подложке всего за одну секунду.

Экстремально быстрое термическое воздействие «фиксирует» высокотемпературную параэлектрическую структуру при комнатной температуре и формирует нанодомены размером менее 3 нм. Эти микроструктуры создают сложную систему, обеспечивающую выраженное антисегнетоэлектрическое поведение и высокую способность к накоплению энергии. Дополнительно технология повышает плотность и однородность плёнки и снижает потери летучих соединений свинца, что позволяет выдерживать сверхвысокие электрические поля и увеличивает плотность энергии до 63,5 Дж/см³.

Не менее впечатляющими оказались и результаты термостабильности: после многократного циклирования от –196 °C до 400 °C потери энергии и эффективности составили менее 3 %. Благодаря этому такие конденсаторы могут работать как в условиях космического холода, так и при экстремальном нагреве, например в глубинных нефтяных скважинах.

Технологию легко масштабировать: учёные уже получили равномерные плёнки на двухдюймовых кремниевых подложках, что открывает путь к промышленному производству энергонакопительных чипов нового поколения.

С уважением, ООО "Компания "База Электроники"

Вернуться на главную