维度网 | 晶圆级储能电容器实现快速制造技术突破

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中国科学院金属研究所胡维进教授团队开发出晶圆级储能电容器一秒制造新方法，该项研究成果于11月15日发表于《科学进展》期刊。该技术采用快速闪光退火工艺，实现每秒1000°C的升降温速率，为高性能储能器件生产开辟新路径。

介电储能电容器在电力电子设备中具有重要作用，其快速充放电特性适用于脉冲激光器与电动汽车等领域。研究团队通过闪光退火技术在硅晶圆上合成弛豫型反铁电锆酸铅薄膜，成功将制造时间缩短至一秒。该方法可形成尺寸小于3纳米的纳米畴结构，为提升器件性能奠定基础。

与传统工艺相比，新型闪光退火技术能有效抑制铅元素挥发，获得更致密的薄膜结构。实验数据显示，该电容器储能密度提升至63.5 J/cm³，且在-196°C至400°C温度区间保持稳定性能。胡维进教授指出：“这项技术能够有效地将材料的高温顺电相结构‘冻结’在室温下，形成尺寸小于3纳米的纳米畴。这些微小的结构如同错综复杂的迷宫，是触发高性能弛豫铁电体反铁电行为并实现高效储能的关键。”

该制造技术已成功应用于两英寸硅晶圆，制备出均匀性良好的功能性薄膜。这种晶圆级储能电容器展现出良好的热稳定性，经极端温度循环测试后，其储能密度与效率衰减均低于3%。该特性使其适用于航天探测与地下资源开发等复杂环境。

这项技术进步为芯片集成储能解决方案提供新的技术支撑。通过优化制造工艺与材料结构，晶圆级储能电容器有望推动电力电子设备向高性能方向发展。

更多信息： Yizhuo Li 等人，《闪光退火法制备晶圆级弛豫型反铁电体以提高储能性能》，《科学进展》 (2025)。期刊信息： 《科学进展》

审核编辑 黄宇