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开首：本色由半导体行业不雅察（ID：icbank）编译自IEEE，谢谢。
集成到芯片名义的微型电容器不错使操办愈加节能，延迟起搏器等植入医疗建造的使用寿命，并匡助为微型机器东说念主提供能源。收获于材料科学手段，工程师们制造出的电容器在给定面积内可存储 9 倍的能量并提供 170 倍的功率。这些轻微但功能巨大的电容器不错使用与制造 DRAM 沟通的材料和期间来制造。
电容器由介电材料制成并在电场中存储能量。与哄骗化学响应来储存能量的电板比较，它们十分耐用，不错提供高功率水和睦快速充电。但电容器的能量密度（在给定面积内不错存储的能量）频繁远低于电板。这使得将它们轻松到芯片尺寸变得止境具有挑战性。
一个工程师团队通过采纳复合材料中出现的一些奇怪的电子特质来处治这个狂放。他们制作了氧化铪和氧化锆的复合薄膜，该薄膜发扬出自愿电极化。一些区域是铁电性的，统统偶极子齐指向沟通的认识，而另一些区域是反铁电性的，偶极子指向多个认识，因此这些区域无法存储电荷。当对这些材料施加电场时，反铁电区域会出动，酿成铁电体，况兼薄膜不错存储宽敞电荷——比严格的铁电材料多得多。
麻省理工学院的材料科学家Suraj Cheema示意，这种所谓的负电容效应意味着“你不错取得更多的电荷存储”。Cheema 是加州大学伯克利分校电气工程和操办机科学素质Sayeef Salahuddin博士后时代勾引新式微电容器建造的团队的一员。
但仅靠负电容不及以制造具有高能量密度的微电容器——这些层唯有 2 纳米厚。该团队必须弄明晰怎样使这些薄膜更厚，同期保握其负电容背后的特有晶体结构。他们随机通过分层一些非晶态氧化铝来构建 100 纳米厚的电容器。该中断层从每个袒护层中“荫藏”介电材料的结构，确保统统这个词材料保握正确的晶体结构。
为了在不加多面积的情况下进一步进步这些建造的能量密度，征询东说念主员使用了现在 DRAM 单位电容器中常见的接洽。这些 3D 结构是在硅芯片名义挖出的 U 形沟槽。该接洽在给定的占大地积内包含了更多的电荷存储材料。沟槽电容器不错通过原子层千里积（ALD）来制造。该期间与半导体制造兼容，但很难扩大鸿沟，为电动汽车等产物制造更大的电容器。
Cheema 示意，微型电容器每每每厘米可存储 80 毫焦耳的能量，仅比锂离子电板小一个数目级。然而，诚然微型电板在高端只可充电 1,000 次，但这些微型电容器不错充电数十亿次。Cheema 说，制作app软件要多少钱它们的充电速率快了一亿倍。
“这是一种智能工程程序，导致能量密度取得紧要跨越，”未参与这项使命的德雷克塞尔大学材料科学家尤里·戈戈西 (Yury Gogotsi)说说念。他其后在电子邮件中补充说念，“斟酌到每部手机中约有 1,000 个多层陶瓷片式电容器，一辆汽车中约有 3,000 至 8,000 个，这项期间的影响可能十分紧要。”
就咫尺的体式而言，该期间可用于加多 DRAM 中的电荷存储。这些建造还可用于使电源更接近操办机芯片上的处理器，从而省俭咫尺在运载经由中蚀本的能源。
淌若电容器不错按比例放大，它们不错在机器东说念主和手机等大型建造中得到应用。Cheema 咫尺正在哄骗麻省理工学院林肯施行室的要领，将这些单独的微电容器畅达起来，制造更大的能量存储建造。能量密度不错用每每厘米来测量，但到咫尺为止他们只制造了 50 微米 x 1 微米的建造。
https://spectrum.ieee.org/microcapacitors
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