材料重量百分比為約0.1%到15%。實(shí)施例7是實(shí)施例2到6中任一項(xiàng)的分?jǐn)?shù)階電容器，其中基質(zhì)材料包括聚合物。實(shí)施例8是實(shí)施例1到7中任一項(xiàng)的分?jǐn)?shù)階電容器，其中第一電極層和第二電極層包括導(dǎo)電材料。實(shí)施例9是實(shí)施例8的分?jǐn)?shù)階電容器，其中第一電極層包括鉑，第二電極層包括鋁。實(shí)施例10是實(shí)施例8的分?jǐn)?shù)階電容器，其中第一電極層和第二電極層包括PEDOT:PSS。實(shí)施例11是實(shí)施例1到10中任一項(xiàng)的分?jǐn)?shù)階電容器，其包括0°到90°的復(fù)阻抗相位角。實(shí)施例12是實(shí)施例1到11中任一項(xiàng)的分?jǐn)?shù)階電容器，其包括相對(duì)于頻率近似恒定的損耗角正切。實(shí)施例13是實(shí)施例1到13中任一項(xiàng)的分?jǐn)?shù)階電容器，其中分?jǐn)?shù)階電容器對(duì)于1kHz到2MHz的頻率表現(xiàn)出分?jǐn)?shù)特性。實(shí)施例14是一種印刷電路板，其包括實(shí)施例1到13中任一項(xiàng)的分?jǐn)?shù)階電容器。實(shí)施例15是一種集成電路，其包括如實(shí)施例1到13中任一項(xiàng)的分?jǐn)?shù)階電容器。實(shí)施例16是實(shí)施例14的印刷電路板，其中分?jǐn)?shù)階電容器構(gòu)成通信電路的至少一部分。實(shí)施例17是實(shí)施例14的印刷電路板，其中分?jǐn)?shù)階電容器構(gòu)成感測(cè)電路的至少一部分。實(shí)施例18是實(shí)施例14的印刷電路板，其中分?jǐn)?shù)階電容器構(gòu)成控制電路的至少一部分。實(shí)施例19是實(shí)施例15的集成電路，其中分?jǐn)?shù)階電容器構(gòu)成通信電路的至少一部分。實(shí)施例20是實(shí)施例15的集成電路，其中分?jǐn)?shù)階電容器構(gòu)成感測(cè)電路的至少一部分。實(shí)施例21是實(shí)施例15的集成電路，其中分?jǐn)?shù)階電容器構(gòu)成控制電路的至少一部分。實(shí)施例22是一種電子器件，其包括如實(shí)施例1到13中任一項(xiàng)的分?jǐn)?shù)階電容器。實(shí)施例23是一種制造分?jǐn)?shù)階電容器的方法，其包括:獲得第一電極層；選擇介電納米復(fù)合層中的填充材料的材料重量百分比以獲得指定復(fù)阻抗相位角；將介電納米復(fù)合層布置于第一電極層上；和將第二電極層布置于介電納米復(fù)合層上，從而將介電納米復(fù)合層布置于第一電極層與第二電極層之間。實(shí)施例24是實(shí)施例23的方法，其中介電納米復(fù)合層至少包括基質(zhì)材料和導(dǎo)電填充材料。實(shí)施例25是實(shí)施例24的方法，其中導(dǎo)電填充材料是石墨烯。實(shí)施例26是實(shí)施例25的方法，其中石墨烯部分地氧化。實(shí)施例27是實(shí)施例25的方法，其中石墨烯完全未氧化。實(shí)施例28是實(shí)施例25到27中任一項(xiàng)的方法，其中基于介電納米復(fù)合層的總重量，石墨烯的材料重量百分比被選擇為約0.1%到15%。實(shí)施例29是實(shí)施例24到28中任一項(xiàng)的方法，其中基質(zhì)材料包括聚合物。實(shí)施例30是實(shí)施例23到29中任一項(xiàng)的方法，其中第一電極層和第二電極層包括導(dǎo)電材料。實(shí)施例31是實(shí)施例30的方法，其中第一電極層包括鉑，第二電極層包括鋁。實(shí)施例32是實(shí)施例30的方法，其中第一電極層和第二電極層包括PEDOT:PSS。實(shí)施例33是實(shí)施例23到32中任一項(xiàng)的方法，其中通過(guò)溶液澆注將介電納米復(fù)合層布置于第一電極層上。實(shí)施例34是實(shí)施例23到33中任一項(xiàng)的方法，其中通過(guò)刮刀將介電納米復(fù)合層布置于第一電極層上。實(shí)施例35是實(shí)施例23到34中任一項(xiàng)的方法，其中通過(guò)流延成型將介電納米復(fù)合層布置于第一電極層上。實(shí)施例36是實(shí)施例23到35中任一項(xiàng)的方法，其中通過(guò)絲網(wǎng)印刷將介電納米復(fù)合層布置于第一電極層上。實(shí)施例37是實(shí)施例23到36中任一項(xiàng)的方法，其中通過(guò)熱壓制將介電納米復(fù)合層布置于第一電極層上。實(shí)施例38是實(shí)施例23到37中任一項(xiàng)的方法，其中使用陰影掩模將第二電極層熱蒸發(fā)于介電納米復(fù)合層上。實(shí)施例39是實(shí)施例23到38中任一項(xiàng)的方法，其中復(fù)阻抗相位角為0°到-90°。實(shí)施例40是實(shí)施例23到39中任一項(xiàng)的方法，其另外包括將分?jǐn)?shù)階電容器封裝于集成電路中的步驟。實(shí)施例41是實(shí)施例23到40的方法，其另外包括將分?jǐn)?shù)階電容器封裝于印刷電路板中的步驟。實(shí)施例42是一種使用如實(shí)施例1到13中任一項(xiàng)的分?jǐn)?shù)階電容器中任一者操作延遲電路以向電信號(hào)施加所選延遲的方法，方法包括以下步驟:選擇分?jǐn)?shù)階電容器的介電納米復(fù)合層中填充材料的材料重量百分比以獲得指定復(fù)阻抗相位角；響應(yīng)于輸入信號(hào)以一充電速率將分?jǐn)?shù)階電容器充電至第一電壓；響應(yīng)于輸入信號(hào)以一放電速率將分?jǐn)?shù)階電容器放電至第二電壓；產(chǎn)生隨分?jǐn)?shù)階電容器的復(fù)阻抗相位角變化的延遲信號(hào)。實(shí)施例43是一種調(diào)節(jié)包括如實(shí)施例1至13中任一項(xiàng)的分?jǐn)?shù)階電容器中任一者和電阻器的濾波器的頻率響應(yīng)的方法，方法包括以下步驟:選擇分?jǐn)?shù)階電容器的介電納米復(fù)合層中填充材料的材料重量百分比以獲得指定復(fù)阻抗相位角；在分?jǐn)?shù)電容器和電阻器的串聯(lián)組合兩端供應(yīng)輸入電壓；基于電阻器兩端的電壓供應(yīng)輸出電壓；在特定頻率下測(cè)量濾波器的增益；根據(jù)特定頻率下的濾波器的增益通過(guò)改變復(fù)阻抗相位角來(lái)調(diào)節(jié)分?jǐn)?shù)階電容器的電容。實(shí)施例44是一種操作包括如實(shí)施例1至13中任一項(xiàng)的分?jǐn)?shù)階電容器中任一者的RF通信電路的方法，方法包括以下步驟:選擇分?jǐn)?shù)階電容器的介電納米復(fù)合層中填充材料的材料重量百分比以獲得指定復(fù)阻抗相位角；在共振頻率下生成RF信號(hào)；檢測(cè)RF通信電路中的其他組件的串聯(lián)電阻值；設(shè)定分?jǐn)?shù)階電容器的負(fù)電阻值以通過(guò)改變復(fù)阻抗相位角來(lái)抵消RF通信電路中的其他組件的至少一部分等效串聯(lián)電阻值。
[0027]術(shù)語(yǔ)“約”或“大約”被限定為如由本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的接近，并且在一非限制性實(shí)施例中，這些術(shù)語(yǔ)被限定為在10%內(nèi)、優(yōu)選地在5%內(nèi)、更優(yōu)選地在I %內(nèi)和最優(yōu)選地在0.5%內(nèi)。
[0028]在權(quán)利要求或說(shuō)明書中，詞語(yǔ)“一(a或an)”在與術(shù)語(yǔ)“包括”連用時(shí)可能意指“一個(gè)”，但還與“一或更多個(gè)”、“至少一個(gè)”和“一個(gè)或一個(gè)以上”的含義吻合。
[0029]詞語(yǔ)“包括(comprising) ” (及其任一形式，例如“包括(comprise) ”和“包括(comprises) ”)、“具有(having) ”(及其任一形式，例如“具有(have)”和“具有(has)”)、“包括(including) ”(及其任一形式，例如“包括(includes)”和“包括(include)”)或“含有(containing) ”(及其任一形式，例如“含有(contains) ”和“含有(contain)”)皆囊括各種情況或無(wú)限制，且并不排除額外的未列舉要素或方法步驟。
[0030]術(shù)語(yǔ)“耦合”被限定為連結(jié)，但未必直接地且未必以機(jī)械方式。
[0031]本發(fā)明的介電材料、電極層、分?jǐn)?shù)階電容器和電子器件能夠“包括”整個(gè)說(shuō)明書中所公開的特定成份、組份、組合物等、“基本上由其組成”或“由其組成”。就轉(zhuǎn)折詞組“基本上由……組成”而言，在一非限制性方面中，本發(fā)明的電容器的基本和新穎特征是控制電容器的復(fù)阻抗角的能力。
[0032]通過(guò)以下附圖、詳細(xì)描述和示例，本發(fā)明的其他目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。然而，應(yīng)理解，附圖、詳細(xì)描述和示例盡管指示本發(fā)明的具體實(shí)施例，但僅是以闡釋方式而非旨在以限制方式給出。另外，預(yù)計(jì)本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)此詳細(xì)描述將明了在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的變化和修改。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1:本發(fā)明的分?jǐn)?shù)階電容器。
[0034]圖2:示出了分?jǐn)?shù)階電容器的介電納米復(fù)合材料中的填充材料的橫截面。
[0035]圖3:示出了在其中可有利地采用本發(fā)明的分?jǐn)?shù)階電容器的示例性無(wú)線通信系統(tǒng)的方塊圖。
[0036]圖4:含有石墨烯的P (VDF-TrFE-CFE)，其示出了所制造的納米復(fù)合電容器的損耗角正切在所測(cè)量的整個(gè)頻率范圍內(nèi)具有恒定值。
[0037]圖5:不含石墨烯的P(VDF-TrFE-CFE)，其示出了損耗角正切值隨10到10kHz的頻率的增加而大大增加。
[0038]圖6: P (VDF-TrFE-CFE) /聚苯胺納米復(fù)合材料，其示出了損耗角正切值隨1-1OOkHz之間頻率的增加而大大增加。
[0039]圖7:聚苯乙烯，其示出了損耗角正切值隨10到10kHz的頻率的增加而大大增加。
【具體實(shí)施方式】
[0040]已發(fā)現(xiàn)允許實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)階電容器的用于電容器的改良介電材料。特別地，通過(guò)將二維納米復(fù)合填充材料(例如石墨烯)組合至聚合物基質(zhì)中然后改變填充材料的重量百分比，能夠改變電容器的復(fù)阻抗相位角，由此允許實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)階電容器。
[0041]進(jìn)一步在下文部分中詳細(xì)論述本發(fā)明的這些和其他非限制性方面。
[0042]A.分?jǐn)?shù)階電容器
[0043]圖1是本發(fā)明的包括介電納米復(fù)合層的分?jǐn)?shù)階電容器的橫截面視圖。分?jǐn)?shù)階電容器⑴能夠包括基板(10)、下電極(11)、介電納米復(fù)合層(12)和端電極(13)。能夠通過(guò)將介電納米復(fù)合層(其包括聚合物基質(zhì)和亦闡述為填充材料的二維納米材料)夾于兩個(gè)導(dǎo)電電極(11)和(13)之間來(lái)在基板上制造分?jǐn)?shù)階電容器。
[0044]與具有基本上為整數(shù)階阻抗的標(biāo)準(zhǔn)電容器相比，本發(fā)明的分?jǐn)?shù)階電容器能夠獲得并不限于-90度值的相位差。例如，分?jǐn)?shù)階電容器能夠具有介于電阻器和電容器的相位差之間的相位差，例如-0.5