清华大学研究团队在高频超级电容器研究方面取得新进展

近日，由清华大学集成电路学院王晓红教授领导的研究团队在高频超级电容器的动态响应极限研究方面取得了突破性进展。他们首次通过实验量化了超级电容器的动态响应频率上限。

团队利用微纳制造技术构建了表面绝对平坦、无孔的理想电极，并首次通过引入寄生电容屏蔽结构和外部锁相环放大来消除干扰，精确确定了超级电容器的动态响应频率上限。

在此基础上，团队创新性地提出了「介电-电化学」不对称电容器的概念，即以低频电化学效应和高频介电效应为主的器件，在频率响应和电容密度上均取得双重突破。基于这一概念开发的微型超级电容器芯片，其特征频率超过 1 MHz，比商用超级电容器高出 6 个数量级，覆盖了主流电源电路的工作频率范围。

近年来，王教授的团队对高频超级电容器的动力学机制、晶圆加工方法和芯片集成技术进行了系统的研究。此前，该团队成功攻克了电化学与半导体器件工艺不兼容的挑战，提出了跨能量域异构集成理论和三维架构，建立了CMOS兼容的晶圆级全工艺制造系统，并开发了全球首个集成电化学功率整流滤波芯片。