【摘 要】
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相对于电化学超级电容器,静电式电容器具有更高的功率密度和可靠性,但能量密度过低。本研究提出制备基于高介电常数薄膜CaCu3Ti4O12（CCTO）的高能量密度MEMS静电式超级电容器。
【基金项目】
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国家自然科学基金(51505324,61674113);山西省基础研究计划项目(2014011019-1,20141001021-2,2016011040);人社部留学人员择优资助([2014]240);山西省归国留学基金(2013-036);山西省人社厅留学人员择优资助([2013]251)
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相对于电化学超级电容器,静电式电容器具有更高的功率密度和可靠性,但能量密度过低。本研究提出制备基于高介电常数薄膜CaCu3Ti4O12（CCTO）的高能量密度MEMS静电式超级电容器。首先,以硅片为基底,通过溶胶-凝胶法在不同烧结温度700、800、900℃下制备CCTO薄膜,分别采用场发射扫描电镜（FE-SEM）和X射线衍射仪（XRD）对薄膜的形貌、组分和结晶状况进行表征,发现在800℃烧结温度下CCTO薄膜结晶状况最佳。然后,利用金属-绝缘层-半导体结构测试其电流-电压（I-V）和电容-电压（C-V）特性,计算得到薄膜的最大阈值电压和能量密度分别为47 V和3.2 J/cm3。同时,首次对高介电常数介质膜中存在的介质充电现象进行了研究,并分析了介质充电对静电式超级电容器性能的影响。
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