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高义华教授在无线充电集成光探测系统取得进展

来源:物理学院 点击次数:5457次 发布时间:2016-11-21 10:22:14 编辑:宣传部

  新闻网讯(通讯员 刘会平)11月18日,美国化学学会旗下著名期刊《美国化学学会:纳度》(ACS Nano)在线发表了物理学院和光电国家实验室双聘教授高义华团队的最新研究成果《一个包含微型超级电容器,光电探测器和无线充电线圈的柔性集成系统》(A Flexible Integrated System Containing a Microsupercapacitor, a Photodetector, and a Wireless Charging-Coil)。物理学院博士生岳阳为第一作者,高义华为通讯作者,刘逆霜副教授为共同通讯作者。


  当今,微纳米电子器件正从单一功能的器件向具有多功能的集成系统发展。将各种纳米电子器件和能量收集与存储器件组装在一起,实现一体化的自身供电的平面集成系统,有望实现可持续、多功能、无线、无须外部电池供能的功能系统。如何实现微型化与轻质化集成系统的低成本、规模化和安全无毒的制作,仍然是该领域的热点课题。


  该团队考虑到光刻技术工艺复杂并且要用到有毒的化学药品,开发了一种巧妙的喷墨打印辅助方法,在柔性薄膜基底集成了高性能的叉指状非对称超级电容器、钙钛矿光电探测器和无线充电线圈,得到了可无线充电的集成光探测系统。该方法避免了高成本、低效率、过程有毒等光刻技术的缺点,为全柔性多功能一体化微纳集成系统的制作提供了一种新思路。


  研究表明:由于采用了导电聚合物和金属氧化物的有机无机复合结构,叉指状非对称超级电容器实现了高的电容性能。在1.6V的工作电压窗口下,典型的能量密度和功率密度范围分别为15-20 mWh cm-3和0.3-2.5 W cm-3。该性能超越了常用的锂薄膜电池。该一体化的复合探测系统得到1054的电流开关比,与外接驱动电源得到的结果一致。