專利名稱：氧化還原電容器以及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氧化還原電容器及其制造方法。
背景技術(shù)：
電化學(xué)電容器已經(jīng)在近年被研發(fā)。電化學(xué)電容器，在其范疇中，包括利用通過在電極以及電解質(zhì)溶液之間的界面處靜電地存儲(chǔ)的正電荷和負(fù)電荷而形成的電容的雙電層電容器(EDLC)，以及利用沿電極表面上的電子傳輸過程(法拉第過程)而存儲(chǔ)的電容的氧化還原電容器。使用諸如硫酸或鹽酸、硫酸氫銫等之類的酸性液體溶液，作為氧化還原電容器的電解質(zhì)(見專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2)。[參考文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)1]日本公開專利申請(qǐng)No. 2003-109875[專利文獻(xiàn)2]日本公開專利申請(qǐng)No.2007-123833本發(fā)明的公開內(nèi)容然而，在使用酸性液體溶液作為氧化還原電容器的電解質(zhì)的情況下，存在電極腐蝕的問題。此外，在使用硫酸氫銫作為氧化還原電容器的電解質(zhì)的情況下，需要在高于或等于約143°C溫度下使用硫酸氫銫硫酸氫銫的結(jié)構(gòu)相變?cè)诩s143°C時(shí)發(fā)生。同時(shí)，對(duì)于室溫下的使用，濕氣是必然有的；因此，需要在濕度被增加的氣氛中使用氧化還原電容器，這導(dǎo)致了氧化還原電容器尺寸增加的問題。本發(fā)明的實(shí)施例的目的是提供可在室溫被使用的氧化還原電容器以及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使用含有氫的非晶半導(dǎo)體作為氧化還原電容器的電解質(zhì)。 可使用非晶硅、非晶硅鍺、或非晶鍺作為含有氫的非晶半導(dǎo)體。可使用含有氫的氧化物半導(dǎo)體作為含有氫的非晶半導(dǎo)體?？山o出氧化鋅、氧化鈦、氧化鎳、氧化釩、以及氧化銦作為含有氫的氧化物半導(dǎo)體的典型示例?？墒褂胔-M-Zn-氧化物半導(dǎo)體(M是選自Al、Ga、Fe、Ni、 Mn、以及Co的一個(gè)或多個(gè)金屬元素)作為含有氫的非晶半導(dǎo)體。InM03(Zn0)m(m>0)的晶體可被包括在非晶結(jié)構(gòu)中。進(jìn)一步，鎳可被包括在^-M-Zn-氧化物半導(dǎo)體中。當(dāng)含有鎳時(shí)， In-M-Zn-氧化物半導(dǎo)體中的氫的濃度可被減少。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用濺射法、CVD法、印刷法、溶凝膠法、浸涂法等來形成氧化還原電容器的電解質(zhì)。在襯底或活性材料上沉積非晶半導(dǎo)體之后，在含有氫的氣氛中執(zhí)行加熱，從而形成含有氫的非晶半導(dǎo)體作為電解質(zhì)?？蛇x地，在襯底或活性材料上沉積非晶半導(dǎo)體之后，通過離子摻雜方法或離子注入方法將氫添加到非晶半導(dǎo)體中，從而形成含有氫的非晶半導(dǎo)體作為電解質(zhì)。通過采用本發(fā)明的實(shí)施例，可制造出可在室溫操作且具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的氧化還原電容器。附圖簡(jiǎn)述
在附圖中

圖1是示出氧化還原電容器的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖2A至圖2C示出氧化還原電容器的充電機(jī)制；圖3A和IBB是各自示出氧化還原電容器的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖4A和4B是各自示出氧化還原電容器的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖5A到5C是各自示出氧化還原電容器的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖6A和6B是各自示出氧化還原電容器的結(jié)構(gòu)的截面圖；以及圖7示出氧化還原電容器的循環(huán)伏安圖。用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的各實(shí)施例。注意，本發(fā)明不限于以下描述，而且本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，此處公開的模式和細(xì)節(jié)可以各種方式修改，而不背離本發(fā)明的范圍和精神。因此，本發(fā)明不應(yīng)被解釋為限于實(shí)施例的描述。在參考附圖的描述中，在一些情況下，在不同附圖中對(duì)于相同部分通常使用相同的參考標(biāo)號(hào)。進(jìn)一步，在一些情況下， 對(duì)于類似部件應(yīng)用相同的陰影圖案，且類似部件并不必須用參考標(biāo)號(hào)表示。(實(shí)施例1)在這個(gè)實(shí)施例中，將參考圖1描述氧化還原電容器結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。在襯底100上，含有第一集電器102、形成在第一集電器102上的第一活性材料 104、形成在第一活性材料104上的電解質(zhì)106、形成在電解質(zhì)106上的第二活性材料108、 以及形成在第二活性材料108上的第二集電器110。對(duì)于襯底100，可使用玻璃、石英、諸如氧化鋁之類的陶瓷、或塑料?？墒褂貌ＡЮw維增強(qiáng)塑料(FRP)板、聚氟乙烯(PVF)膜、聚酯膜、或丙烯酸類樹脂膜作為塑料。第一集電器102和第二集電器110之一用作正電極集電器，另一個(gè)用作負(fù)電極集電器。使用諸如鋁、鎳、鈦、銅、金、銀、鉬、或鈷之類的元素或者含有該元素的合金或組合物作為第一集電器102和第二集電器110?？墒褂弥T如活性碳之類的導(dǎo)電碳或者諸如聚苯胺、聚吩、或聚吡咯之類的導(dǎo)電聚合物作為第一集電器102和第二集電器110。盡管在圖1中沒有示出，第一集電器102和第二集電器110之一連接至正電極端子和負(fù)電極端子之一，第一集電器102和第二集電器110之中另一個(gè)連接至正電極端子和負(fù)電極端子之中另一個(gè)。第一活性材料104和第二活性材料108之一用作正電極活性材料，另一個(gè)用作負(fù)電極活性材料?？墒褂醚趸?、氧化銥、氧化鈷、氧化錳、氧化鎢、氧化鈮、氧化鐵等作為第一活性材料104和第二活性材料108。在使用諸如聚苯胺、聚吩、或聚吡咯之類的導(dǎo)電聚合物作為第一集電器102和第二集電器110的情況下，沒有提供第一活性材料104和第二活性材料108的話，導(dǎo)電聚合物用作活性材料并用作集電器。使用含有氫的固態(tài)非晶半導(dǎo)體形成電解質(zhì)106。作為含有氫的非晶半導(dǎo)體的典型示例，可給出含有諸如非晶硅、非晶硅鍺、或非晶鍺之類的半導(dǎo)體元素的非晶半導(dǎo)體。作為含有氫的非晶半導(dǎo)體的另一個(gè)示例，可給出含有氫的氧化物半導(dǎo)體，且典型地可給出包括諸如氧化鋅、氧化鈦、氧化鎳、氧化釩或氧化銦之類的單組分氧化物半導(dǎo)體的非晶半導(dǎo)體。 進(jìn)一步，通常可給出諸如h-M-Zn-氧化物半導(dǎo)體(M是選自Al、Ga、i^、Ni、Mn、以及Co的一個(gè)或多個(gè)金屬元素)之類的多組分氧化物半導(dǎo)體作為含有氫的非晶半導(dǎo)體的另一個(gè)示例 InM03(Zn0)ffl(m>0)的晶體可被包括在非晶結(jié)構(gòu)中。進(jìn)一步，鎳可被包括在h-M-Zn-氧化物半導(dǎo)體中。當(dāng)含有鎳時(shí)，^-M-Zn-氧化物半導(dǎo)體中的氫的濃度可被減少。作為上述的可選示例，可使用h-Sn-氧化物半導(dǎo)體、In-Sn-Zn-氧化物半導(dǎo)體、In-Al-Zn-氧化物半導(dǎo)體、Sn-Ga-Zn-氧化物半導(dǎo)體、Al-Ga-Zn-氧化物半導(dǎo)體、 Sn-Al-Zn-氧化物半導(dǎo)體、In-Zn-氧化物半導(dǎo)體、Sn-Zn-氧化物半導(dǎo)體、或Al-Zn-氧化物半導(dǎo)體作為含有氫的氧化物半導(dǎo)體。另外，氧化硅可被包含在上述金屬氧化物中。含有氫的氧化物半導(dǎo)體可以是氫氧化物。氫氧化物的優(yōu)選的氫的數(shù)量取決于金屬的種類。注意，可圍繞氧化還原電容器提供保護(hù)層112。可使用氮化硅、類金剛石碳(DLC)、 氧化硅等作為保護(hù)層112。圍繞氧化還原電容器提供保護(hù)層112能使氧化還原電容器穩(wěn)定操作且減少劣化。將在下文描述本實(shí)施例中描述的氧化還原電容器的充電和放電機(jī)制。下文所作的描述中，使用的是其中用含有氫的氧化物半導(dǎo)體(M表示金屬且0表示氧氣)形成電解質(zhì)的氧化還原電容器。在充電反應(yīng)的情況下，當(dāng)從外部對(duì)氧化還原電容器施加電壓時(shí)，如圖2A所示的結(jié)合至01的H400被重新排列為如圖2B中所示，且然后形成如圖2C中所示的與02的鍵合。 通過施加電壓給含有氫的非晶半導(dǎo)體，非晶半導(dǎo)體中正電極側(cè)的氫通過質(zhì)子跳躍擴(kuò)散，并轉(zhuǎn)移至負(fù)電極。電子從正電極轉(zhuǎn)移至負(fù)電極；因此，可執(zhí)行充電。由于非晶半導(dǎo)體相比晶體半導(dǎo)體含有更多缺陷，在非晶半導(dǎo)體中更可能導(dǎo)致氫的質(zhì)子跳躍。在放電反應(yīng)的情況下，以與充電反應(yīng)相反的順序進(jìn)行這個(gè)反應(yīng)，即，以圖2C、圖 2B、以及圖2A的順序。換言之，在非晶半導(dǎo)體中負(fù)電極側(cè)的氫通過質(zhì)子跳躍擴(kuò)散，并轉(zhuǎn)移至正電極，且電子從負(fù)電極流向正電極；以此方式，電流流動(dòng)。注意，在非晶半導(dǎo)體是非晶硅、非晶硅鍺、或非晶鍺的情況下，由于其中含有很多缺陷，氫以類似方式通過穿過這些缺陷的質(zhì)子跳躍在電極之間轉(zhuǎn)移；因此，可執(zhí)行充電和放 H1^ ο如上所述，通過使用含有氫的非晶半導(dǎo)體作為電解質(zhì)可制造氧化還原電容器。(實(shí)施例2)在這個(gè)實(shí)施例中，將參考圖3A和;3B描述不同于實(shí)施例1中的結(jié)構(gòu)的氧化還原電容器的結(jié)構(gòu)。圖3A中示出的氧化還原電容器包括形成在襯底120上的電解質(zhì)126、形成在電解質(zhì)1 上的第一活性材料IM和第二活性材料128、形成在第一活性材料IM上的第一集電器122、以及形成在第二活性材料1 上的第二集電器130。圖;3B中示出的氧化還原電容器包括形成在襯底140上的第一集電器142和第二集電器150、形成在第一集電器142上的第一活性材料144、形成在第二集電器150上的第二活性材料148、以及覆蓋了第一集電器142和第二集電器150的側(cè)表面以及第一活性材料 144和第二活性材料148的頂部表面和側(cè)表面的電解質(zhì)146。
可使用與實(shí)施例1中描述的第一集電器102和第二集電器110類似的材料形成圖 3A和;3B中示出的第一集電器122和142以及第二集電器130和150?？墒褂门c實(shí)施例1中描述的第一活性材料104和第二活性材料108類似的材料形成圖3A和;3B中示出的第一活性材料IM和144以及第二活性材料1 和148?？墒褂门c實(shí)施例1中描述的電解質(zhì)106類似的材料形成圖3A和中示出的電解質(zhì) 126 和 146。注意，可圍繞氧化還原電容器提供保護(hù)層132和保護(hù)層152?？墒褂门c實(shí)施例1中描述的保護(hù)層112類似的材料形成保護(hù)層132和152。圖4A和4B是示出圖3A中所示的氧化還原電容器的平面圖。如圖4A中所示，可將第一集電器122和第二集電器130設(shè)置為平行于彼此?？蛇x地，第一集電器122和第二集電器130可具有如圖4B中所示的梳形。當(dāng)?shù)谝患娖?22和第二集電器130以此方式被設(shè)置為平行或具有梳形時(shí)，第一集電器122和第二集電器130 之間的面對(duì)區(qū)域可被增加，藉此可增加氧化還原電容器的放電電容。第一集電器122連接至正電極端子和負(fù)電極端子中的一個(gè)136，第二集電器130連接至正電極端子和負(fù)電極端子中的另一個(gè)134。集電器與正或負(fù)電極端子的連接方法并不受限制，且可適當(dāng)?shù)馗淖兗娖髋c正電極端子和負(fù)電極端子的組合。注意，圖;3B中所示的氧化還原電容器的第一集電器142和第二集電器150也可被設(shè)置為與圖4A和4B中所示的形狀中的一個(gè)相類似的形狀。(實(shí)施例3)在這個(gè)實(shí)施例中，將結(jié)合圖5A到5C而描述相比實(shí)施例1和2的那些氧化還原電容器更能增加電容的氧化還原電容器。在這個(gè)實(shí)施例中所描述的氧化還原電容器其特征在于形成在襯底上的第一集電器或電解質(zhì)具有凸出和凹入的形狀。圖5A中所示的氧化還原電容器包括形成在襯底160上的具有凸出和凹入形狀的第一集電器162、形成在第一集電器162上的第一活性材料164、形成在第一活性材料164 上的電解質(zhì)166、形成在電解質(zhì)166上的第二活性材料168、以及形成在第二活性材料168 上的第二集電器170。圖5B中示出的氧化還原電容器包括形成在襯底180上的具有凸出和凹入形狀的電解質(zhì)186、形成在電解質(zhì)186上的第一活性材料184和第二活性材料188、形成在第一活性材料184上的第一集電器182、以及形成在第二活性材料188上的第二集電器190。圖5C中示出的氧化還原電容器包括形成在襯底200上的每一個(gè)都具有凸出和凹入形狀的第一集電器202和第二集電器210、形成在第一集電器202上的第一活性材料 204、形成在第二集電器210上的第二活性材料208、以及覆蓋了第一集電器202和第二集電器210的側(cè)表面以及第一活性材料204和第二活性材料208的頂部表面和側(cè)表面的電解質(zhì) 206?？墒褂门c實(shí)施例1中描述的第一集電器102和第二集電器110類似的材料形成圖 5A到5C中示出的第一集電器162、182和202以及第二集電器170、190和210?？墒褂门c實(shí)施例1中描述的第一活性材料104和第二活性材料108類似的材料形成圖5A到5C中示出的第一活性材料164、184和204以及第二活性材料168、188和208?？墒褂门c實(shí)施例1中描述的電解質(zhì)106類似的材料形成圖5A到5C中示出的電解質(zhì) 166、186 和 206。注意，可提供保護(hù)層172、保護(hù)層192、以及保護(hù)層212來覆蓋氧化還原電容器?？墒褂门c實(shí)施例1中描述的保護(hù)層112類似的材料形成保護(hù)層172、192和212。當(dāng)形成在襯底上的集電器具有凸出和凹入形狀，活性材料和電解質(zhì)(其堆疊在集電器之上)之間的接觸面積被增加。進(jìn)一步，當(dāng)形成在襯底上的電解質(zhì)具有凸出和凹入形狀時(shí)，電解質(zhì)和形成在電解質(zhì)上的活性材料之間的接觸面積被增加。相應(yīng)地，相比于實(shí)施例 1和2的情況，可增加氧化還原電容器的放電電容。(實(shí)施例4)在這個(gè)實(shí)施例中，將描述氧化還原電容器的制造方法。在這個(gè)實(shí)施例中，將描述在實(shí)施例1中所描述的氧化還原電容器的制造方法。如圖1中所示，在襯底100上形成第一集電器102。通過濺射法、蒸鍍法、電鍍法、 印刷法、CVD法、噴墨法、等形成第一集電器102。接著，在第一集電器102上形成第一活性材料104。第一活性材料104可通過濺射法、蒸鍍法、印刷法等形成。接著，在第一活性材料104上形成電解質(zhì)106。通過濺射法、CVD法、印刷法、溶凝膠法、浸涂法、噴墨法、等形成電解質(zhì)106。在使用濺射法形成電解質(zhì)的情況下，使用含有氫的半導(dǎo)體作為靶且使用稀有氣體或稀有氣體和氫作為濺射氣體而執(zhí)行濺射；因此，可在第一活性物質(zhì)104上沉積含有氫的非晶半導(dǎo)體。注意，在使用氫作為濺射氣體的情況下，靶并不需要一定含有氫。一般地，使用含有氫的硅靶、含有氫的鍺靶、或含有氫的硅鍺靶，并使用稀有氣體和/或氫作為濺射氣體而執(zhí)行濺射，從而沉積非晶硅、非晶鍺、或非晶硅鍺?？蛇x地，在濺射中，使用含有氫的氧化鋅、含有氫的氧化鈦、含有氫的氧化鎳、含有氫的氧化釩、含有氫的氧化銦、或者含有氫的 h-M-Zn-氧化物半導(dǎo)體(M是選自Al、Ga、狗、Ni、Mn、以及Co的一個(gè)或多個(gè)金屬元素)作為靶，使用稀有氣體和/或氫作為濺射氣體從而在第一活性物質(zhì)104上沉積含有氫的非晶半導(dǎo)體。注意，在使用氫作為濺射氣體的情況下，靶并不需要一定含有氫?？墒褂梅磻?yīng)濺射。一般，使用鋅、鈦、鎳、釩、銦、或者Ιη-Μ-&ι(Μ是選自Al、fei、Fe、Ni、Mn、以及Co的一個(gè)或多個(gè)金屬元素)作為靶，且使用稀有氣體和氧、或者稀有氣體、氧、以及氫作為濺射氣體； 因此，可在第一活性物質(zhì)104上沉積含有氫的非晶半導(dǎo)體。注意，在靶中包括氫的情況下， 并不一定必須使用氫作為濺射氣體。進(jìn)一步，在使用CVD法形成電解質(zhì)106的情況下，使用含有氫原子的氣體作為CVD 法中的源氣；因此，可在第一活性物質(zhì)104上沉積含有氫的非晶半導(dǎo)體。一般，可使用等離子CVD法，用硅烷、乙硅烷、和/或鍺烷，在第一活性物質(zhì)104上沉積含有氫的非晶半導(dǎo)體。 注意，可使用氫或氫和稀有氣體作為源氣。然后，在電解質(zhì)106上形成第二活性材料108?？梢杂门c第一活性材料104類似的方式形成第二活性材料108。接著，在第二活性材料108上形成第二集電器110?？梢杂门c第一集電器102類似的方式形成第二集電器110。然后，通過濺射法、CVD法等形成保護(hù)層112。進(jìn)一步，可附著粘合片。通過上述步驟，可制造氧化還原電容器。
盡管在這個(gè)實(shí)施例中描述了具有實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)的氧化還原電容器的制造方法， 可將這個(gè)實(shí)施例合適地應(yīng)用于具有實(shí)施例2和3的結(jié)構(gòu)的氧化還原電容器的制造方法。在實(shí)施例2的在圖3A和;3B的氧化還原電容器和實(shí)施例3的在圖5B和5C的氧化還原電容器中，可同時(shí)形成第一集電器和第二集電器。此外，可同時(shí)形成第一活性材料和第二活性材料。因此，可減少制造氧化還原電容器的制造步驟的數(shù)量。在實(shí)施例3中所描述的，具有凸出和凹入形狀的第一集電器162、具有凸出和凹入形狀的電解質(zhì)186、以及每一個(gè)均具有凸出和凹入形狀的第一集電器202和第二集電器 210，可被如此形成在襯底上形成薄膜、以光刻工藝在該薄膜上形成具有凸出和凹入形狀的抗蝕劑掩模，并使用該抗蝕劑掩模各向異性地蝕刻在該襯底上的薄膜。注意，可在使用半色調(diào)掩?；蚧疑{(diào)掩模的光刻工藝中形成具有凸出和凹入形狀的抗蝕劑掩模。可選地，可使用分檔器(stepper)通過縮小的投影的曝光而形成具有凸出和凹入形狀的抗蝕劑掩模。在這個(gè)實(shí)施例中，使用半導(dǎo)體制造裝置可在一個(gè)襯底上制造多個(gè)氧化還原電容器，這樣可增加生產(chǎn)力。(實(shí)施例5)在這個(gè)實(shí)施例中，將描述電解質(zhì)106的制造方法，其不同于實(shí)施例4中的方法。這個(gè)實(shí)施例特征在于，在第一活性物質(zhì)104上形成非晶半導(dǎo)體之后，將氫添加到非晶半導(dǎo)體中。一般，在第一活性物質(zhì)104上沉積非晶半導(dǎo)體之后，在氫氣氛中執(zhí)行加熱， 藉此可形成含有氫的非晶半導(dǎo)體作為電解質(zhì)106?？蛇x地，在第一活性材料104上沉積非晶半導(dǎo)體之后，通過離子摻雜方法或離子注入方法將氫添加到非晶半導(dǎo)體中，從而形成含有氫的非晶半導(dǎo)體作為電解質(zhì)。在這個(gè)實(shí)施例中，使用半導(dǎo)體制造裝置可在一個(gè)襯底上制造多個(gè)氧化還原電容器，這樣可增加生產(chǎn)力。(實(shí)施例6)將參考圖6A和6B描述在實(shí)施例1到3中所描述的氧化還原電容器的密封結(jié)構(gòu)。 在這個(gè)實(shí)施例中，將使用實(shí)施例2中所描述的氧化還原電容器做出描述。如圖6A中所示，用密封部件302密封氧化還原電容器。在這個(gè)情況下，盡管沒有示出，連接至第一集電器122的外部端子和連接至第二集電器130的外部端子從密封部件 302中突出。注意，在密封部件302以內(nèi)的氣氛可具有被壓縮的壓力。在密封部件302以內(nèi)的區(qū)域可被填充惰性氣體。可使用層疊膜、金屬密封劑等作為密封部件302。在圖6A中，在其上形成氧化還原電容器的多個(gè)襯底可被層疊，從而氧化還原電容器被串聯(lián)或并聯(lián)連接。如圖6B中所示，可用有機(jī)樹脂304密封氧化還原電容器。在這個(gè)情況下，盡管沒有示出，連接至第一集電器122的外部端子和連接至第二集電器130的外部端子從有機(jī)樹脂304中突出。由于在實(shí)施例1到3的氧化還原電容器中的電解質(zhì)是固體，易于用有機(jī)樹脂304密封氧化還原電容器。注意，在圖6B中，在其上形成氧化還原電容器的多個(gè)襯底可被層疊，從而氧化還原電容器被串聯(lián)或并聯(lián)連接，且然后可用有機(jī)樹脂304密封氧化還原電容器。當(dāng)形成在不同襯底上的氧化還原電容器被串聯(lián)地連接時(shí)，可增加充電電壓和放電電壓。當(dāng)形成在不同襯底上的氧化還原電容器被并聯(lián)地連接時(shí)，可增加電容。(示例 1)
在這個(gè)示例中，使用了其中用含有氫的h-Ga-Si氧化物半導(dǎo)體作為電解質(zhì)的氧化還原電容器的制造方法，且將描述通過循環(huán)伏安法的電特性的測(cè)量結(jié)果。通過濺射法在玻璃襯底上形成具有IOOnm厚度的含有氫的^-Ga-S1-氧化物半導(dǎo)體的膜作為電解質(zhì)。此時(shí)的成膜條件如下。靶的組分為h Ga Zn = 1 1 0.5，使用30sccm的Ar和15sccm的O2作為濺射氣體，壓力為0. 4Pa，電源電壓為0. 5kff,電極之間的距離是60nm，且成膜溫度為室溫。用電子探針X射線微分析儀(EPMA)來分析形成于玻璃襯底上的h-Ga-Zn-氧化物半導(dǎo)體的組成物，所以發(fā)現(xiàn)組成物如下0 Ga In Zn = 61.3 15.8 16.8 6。此外，用二次離子質(zhì)譜法(SIMS)發(fā)現(xiàn)氫的濃度為7X 102°原子 /立方厘米。接著，制備具有0. 5mm厚度、IOmm寬度、以及63mm長度的兩個(gè)碳板作為集電器，在碳板上施加含有氧化釕的混合物，然后在其上施加了含有氧化釕的混合物的表面被壓在電解質(zhì)上。此時(shí)兩個(gè)碳板之間的距離為1mm。此時(shí)使用含有0.05g氧化釕和Iml水的混合物作為氧化釕的混合物。然后，為了保持兩個(gè)碳板之間的絕緣，粘合層被壓力結(jié)合至暴露的h-Ga-Zn-氧化物半導(dǎo)體，這樣制造出氧化還原電容器。接著，通過循環(huán)伏安法測(cè)量該氧化還原電容器的電特性。此時(shí)的測(cè)量條件如下充電電壓和放電電壓為OV到IV，掃描速度為100mV/S，循環(huán)的數(shù)量為五，且測(cè)量間隔是100ms。 此時(shí)的循環(huán)伏安圖被圖示于圖7中。從圖7中，可發(fā)現(xiàn)，可使用h-Ga-Si-氧化物半導(dǎo)體作為電解質(zhì)制造氧化還原電容器。本申請(qǐng)基于2009年9月30日向日本專利局提交的日本專利申請(qǐng)2009-227354，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.包括使用含有氫的非晶半導(dǎo)體形成的電解質(zhì)的氧化還原電容器。
2.如權(quán)利要求1所述的氧化還原電容器，其特征在于，所述含有氫的非晶半導(dǎo)體是非晶硅、非晶硅鍺、或非晶鍺。
3.如權(quán)利要求1所述的氧化還原電容器，其特征在于，所述含有氫的非晶半導(dǎo)體是含有氫的氧化物半導(dǎo)體。
4.包括使用含有氫的非晶半導(dǎo)體形成的電解質(zhì)的氧化還原電容器，其特征在于，所述含有氫的非晶半導(dǎo)體是含有氫的氧化物半導(dǎo)體。
5.如權(quán)利要求4所述的氧化還原電容器，其特征在于，所述含有氫的氧化物半導(dǎo)體是氧化鋅、氧化鈦、氧化鎳、氧化釩、或者氧化銦。
6.如權(quán)利要求4所述的氧化還原電容器，其特征在于，其中所述含有氫的非晶半導(dǎo)體是h-M-Zn-氧化物半導(dǎo)體，其中M是選自Al、Ga、Fe、Ni、Mn、以及Co的一個(gè)或多個(gè)金屬元ο
7.氧化還原電容器的制造方法，包括在形成于襯底上且與第一集電器相接觸的第一活性物質(zhì)上使用含有氫的非晶硅形成電解質(zhì)的步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的氧化還原電容器的制造方法，其特征在于，形成與所述電解質(zhì)相接觸的第二活性物質(zhì)和與所述第二活性物質(zhì)相接觸的第二集電器。
9.氧化還原電容器的制造方法，在襯底上使用含有氫的非晶半導(dǎo)體形成電解質(zhì)的步驟之后，包括形成與所述電解質(zhì)相接觸的第一活性物質(zhì)和第二活性物質(zhì)、并形成與所述第一活性物質(zhì)相接觸的第一集電器和與所述第二活性物質(zhì)相接觸的第二集電器的步驟。
10.氧化還原電容器的制造方法，在襯底上形成第一集電器和第二集電器、形成與所述第一集電器相接觸的第一活性物質(zhì)、并形成與所述第二集電器相接觸的第二活性物質(zhì)的步驟之后，包括使用與所述第一活性物質(zhì)和所述第二活性物質(zhì)相接觸的含有氫的非晶半導(dǎo)體形成電解質(zhì)的步驟。
11.如權(quán)利要求7所述的氧化還原電容器的制造方法，其特征在于，使用含有氫的靶通過濺射形成所述電解質(zhì)。
12.如權(quán)利要求9所述的氧化還原電容器的制造方法，其特征在于，使用含有氫的靶通過濺射形成所述電解質(zhì)。
13.如權(quán)利要求10所述的氧化還原電容器的制造方法，其特征在于，使用含有氫的靶通過濺射形成所述電解質(zhì)。
14.如權(quán)利要求7所述的氧化還原電容器的制造方法，其特征在于，通過用氫濺射靶形成所述電解質(zhì)。
15.如權(quán)利要求9所述的氧化還原電容器的制造方法，其特征在于，通過用氫濺射靶形成所述電解質(zhì)。
16.如權(quán)利要求10所述的氧化還原電容器的制造方法，其特征在于，通過用氫濺射靶形成所述電解質(zhì)。
17.如權(quán)利要求7所述的氧化還原電容器的制造方法，其特征在于，使用含有氫原子的源氣通過CVD法形成所述電解質(zhì)。
18.如權(quán)利要求9所述的氧化還原電容器的制造方法，其特征在于，使用含有氫原子的源氣通過CVD法形成所述電解質(zhì)。
19.如權(quán)利要求10所述的氧化還原電容器的制造方法，其特征在于，使用含有氫原子的源氣通過CVD法形成所述電解質(zhì)。
20.如權(quán)利要求7所述的氧化還原電容器的制造方法，其特征在于，在所述襯底、所述第一活性材料、或第二活性材料上沉積非晶半導(dǎo)體之后，通過在氫氣氛中執(zhí)行加熱而形成含有氫的非晶半導(dǎo)體作為所述電解質(zhì)。
21.如權(quán)利要求9所述的氧化還原電容器的制造方法，其特征在于，在所述襯底、所述第一活性材料、或第二活性材料上沉積非晶半導(dǎo)體之后，通過在氫氣氛中執(zhí)行加熱而形成含有氫的非晶半導(dǎo)體作為所述電解質(zhì)。
22.如權(quán)利要求10所述的氧化還原電容器的制造方法，其特征在于，在所述襯底、所述第一活性材料、或第二活性材料上沉積非晶半導(dǎo)體之后，通過在氫氣氛中執(zhí)行加熱而形成含有氫的非晶半導(dǎo)體作為所述電解質(zhì)。
23.如權(quán)利要求7所述的氧化還原電容器的制造方法，其特征在于，在所述襯底、所述第一活性材料、或第二活性材料上沉積非晶半導(dǎo)體之后，通過在非晶半導(dǎo)體中添加氫而形成含有氫的非晶半導(dǎo)體作為所述電解質(zhì)。
24.如權(quán)利要求9所述的氧化還原電容器的制造方法，其特征在于，在所述襯底、所述第一活性材料、或第二活性材料上沉積非晶半導(dǎo)體之后，通過在非晶半導(dǎo)體添加氫而形成含有氫的非晶半導(dǎo)體作為所述電解質(zhì)。
25.如權(quán)利要求10所述的氧化還原電容器的制造方法，其特征在于，在所述襯底、所述第一活性材料、或第二活性材料上沉積非晶半導(dǎo)體之后，通過在氫氣氛中添加氫而形成含有氫的非晶半導(dǎo)體作為所述電解質(zhì)。
全文摘要
提供可在室溫被制造的氧化還原電容器以及其制造方法。含有氫的非晶半導(dǎo)體被用作氧化還原電容器的電解質(zhì)。可使用含有諸如非晶硅、非晶硅鍺、或非晶鍺之類的半導(dǎo)體元素的非晶半導(dǎo)體作為含有氫的非晶半導(dǎo)體的典型示例?？墒褂煤袣涞姆蔷О雽?dǎo)體作為含有氫的非晶半導(dǎo)體的另一個(gè)示例?？山o出含有諸如氧化鋅、氧化鈦、氧化鎳、氧化釩、以及氧化銦之類的單組分氧化物半導(dǎo)體的非晶半導(dǎo)體作為含有氫的氧化物半導(dǎo)體的典型示例。可使用諸如In-M-Zn-氧化物半導(dǎo)體(M是選自Al、Ga、Fe、Ni、Mn、以及Co的一個(gè)或多個(gè)金屬元素)之類的多組分氧化物半導(dǎo)體作為含有氫的非晶半導(dǎo)體的另一個(gè)示例。
文檔編號(hào)H01G9/00GK102576608SQ20108004499
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者坂田淳一郎, 齋藤祐美子, 栗城和貴, 荻野清文 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所