蓄电元件以及蓄电元件的制造方法_3

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的电子捕获能级被捕获。捕获的电子由于 进一步的移动受到P型半导体层40的妨碍,因而持续被n型半导体粒子32所捕获,从而处 于蓄电状态。该状态即使停止偏压的施加也能维持下来,因而可以发挥作为蓄电元件的功 能。另外,在将负载与第1电极20和第2电极50连接的情况下,在n型半导体粒子32内 的能级被捕获的电子流过负载。这就是放电状态。在该状态下,在n型半导体粒子32内的 能级被捕获的电子消失,从而该状态持续直至返回到蓄电前的状态。以上为本发明的蓄电 元件的基本的充放电原理。通过使该现象反复进行,便可以作为二次电池以及电容器使用。
[0074]下面就本实施方式的蓄电元件的制造方法进行说明。图3是表示图1所示的蓄电 元件100的制造方法的工序图。
[0075] 在工序(a)中,在基板10上形成第1电极20。例如,在第1电极20使用金属的 情况下,作为其形成方法,可以采用溅射法、真空蒸镀法、脉冲激光沉积法(PLD法)、化学气 相沉积法(CVD法)、电镀法、原子层沉积法(ALD法)、热喷涂法、冷喷涂法、气溶胶沉积方法 等方法来制作第1电极20。另外,也可以采用旋转涂布法、浸涂法、棒涂法、匀涂法(level coatingmethod)、喷涂法等涂布法来形成第1电极20。但是,并不局限于这些方法。此外, 在基板10使用导电性材料的情况下,也可以不形成第1电极20而将基板10自身用作电极。
[0076]接着,就蓄电层30的形成方法进行说明。在工序(b)中,将有机酸钛金属盐、有机 酸铌金属盐以及绝缘材料溶解于溶剂中,从而调配出涂布液。或者将有机酸钛金属盐、有机 酸钽金属盐以及绝缘材料溶解于溶剂中,从而调配出涂布液。也可以混合使用这些涂布液。
[0077] 作为构成有机酸钛金属盐、有机酸铌金属盐或者有机酸钽金属盐(以下也称为 "有机酸金属盐")的有机酸,可以列举出通过烧成有机酸的金属盐而使其分解或者燃烧,从 而能够生成钛铌复合氧化物、或者钛钽复合氧化物的有机酸。作为有机酸,可以使用脂肪族 酸以及芳香族酸。
[0078] 作为脂肪族酸,可以使用脂肪族羧酸。作为脂肪族羧酸,可以使用脂肪族单羧酸以 及脂肪族多羧酸。作为脂肪族多羧酸,可以使用脂肪族二羧酸、脂肪族三羧酸、脂肪族四羧 酸或者它们的组合。作为脂肪族单羧酸,可以使用甲酸、醋酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、己酸、 庚酸、壬酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸(palmiticacid)、十七酸、 硬脂酸、丙烯酸、丁烯酸、巴豆酸、异巴豆酸、亚麻酸、油酸、亚油酸、花生四烯酸、二十二碳六 烯酸、二十碳五烯酸、丙酮酸、乳酸或者它们的组合。在它们之中,优选的是高度不饱和脂 肪酸。高度不饱和脂肪酸是具有4个以上的不饱和键的脂肪酸。作为脂肪族二羧酸,可以 使用草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、马来酸、富马酸、酒石酸、苹果酸或者它们的组 合。作为脂肪族三羧酸,可以使用柠檬酸或者它们的组合。作为脂肪族四羧酸,可以使用 1,2, 3, 4-丁烷四羧酸等。既可以单独使用这些脂肪族酸的金属盐,也可以使用多种脂肪族 酸金属盐的混合物。
[0079]作为芳香族酸,可以使用芳香族羧酸。作为芳香族羧酸,可以使用芳香族单羧酸、 芳香族多羧酸或者它们的混合物。作为芳香族多羧酸,可以使用芳香族二羧酸、芳香族三羧 酸、芳香族四羧酸、芳香族六羧酸或者它们的混合物。作为芳香族单羧酸,可以使用苯甲酸、 水杨酸、肉桂酸、没食子酸或者它们的混合物。作为芳香族二羧酸,可以使用邻苯二甲酸、间 苯二甲酸、对苯二甲酸。作为芳香族三羧酸,可以使用偏苯三酸。作为芳香族四羧酸,可以 使用均苯四甲酸。作为芳香族六羧酸,可以使用苯六酸。既可以单独使用这些芳香族酸的 金属盐,也可以使用多种芳香族酸金属盐的混合物。
[0080]作为溶剂,可以使用能够溶解有机酸的金属盐和绝缘材料31的溶剂。例如,可以 使用烃系溶剂、醇系溶剂、酯系溶剂、醚系溶剂、酮系溶剂或者它们的混合物。作为溶剂,具 体地说,可以使用乙醇、二甲苯、丁醇、乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸甲酯或者它们的 混合物。
[0081] 在工序(c)中,将涂布液涂布于第1电极20上。作为涂布方法,可以使用旋转涂 布法、喷涂法、涂法、绕线棒涂法(wirebarcoatingmethod)、口模式涂布法、刮刀涂布 法(bladecoatingmethod)、喷墨法等。
[0082] 在工序(d)中,对涂布膜进行干燥,以便从形成于第1电极20上的涂布膜中适当 除去溶剂。涂布膜既可以在室温下自然干燥,也可以加热至比室温更高的温度而进行干燥。 此外,在涂布膜中的溶剂的挥发性较高的情况下,工序(d)也可能省略。
[0083] 在工序(e)中,进行涂布膜的烧成。通过烧成,涂布膜中含有的有机酸的金属盐发 生分解或者燃烧,从而生成绝缘材料31的层和n型半导体粒子32。详细地说,形成绝缘材 料31和在绝缘材料31中分散的n型半导体粒子32的粒子。烧成例如在300~500°C的温 度下进行10分钟~1小时左右。
[0084] 在工序(f)中,为了在蓄电层30内形成电子捕获能级,对涂布膜照射光。作为照 射光,可以使用光子能量较高的紫外线等。作为紫外线的照射装置,也可以使用低压水银 灯、高压水银灯或者金属卤化物灯。为了通过紫外线照射而在蓄电层形成新的电子捕获能 级,例如在将照射波长设定为254nm的情况下,照射强度设定为20mW/cm2以上,照射时间设 定为5分钟以上。紫外线的照射条件也可以是照射波长为254nm,照射强度为lOOmW/cm2, 照射时间为12小时以下。通过工序(f),可以进行电子在蓄电层30内的捕获即蓄电。
[0085] 在工序(g)中,于蓄电层30上形成p型半导体层40。作为其形成方法,可以使用 溅射法、离子镀法、电子束蒸镀法、真空蒸镀法、化学蒸镀法、化学气相法或者涂布法。
[0086] 在工序(h)中,于p型半导体层40上形成第2电极50。作为第2电极50的形成 方法,可以使用与上述第1电极20的形成方法同样的方法。
[0087]经过以上的工序,便可以得到参照图1以及图2进行说明的蓄电元件100。另外, 在图1所示的例子中,蓄电元件1〇〇在基板10上,依次层叠配置有第1电极20、蓄电层30、 P型半导体层40、第2电极50,但也能够以与之相反的顺序进行层叠配置。也就是说,也可 以在基板10上,依次层叠配置有第2电极50、p型半导体层40、蓄电层30、第1电极20。
[0088] 再者,本发明的蓄电元件100的形状正如后述的实施例所示的那样,例如为矩形。 但是,蓄电元件的形状并不局限于矩形,也可以是圆形、椭圆形等其它形状。另外,也可以在 基板的正面侧和背面侧的两面形成本发明的蓄电元件。再者,通过将本发明的蓄电元件设 计成在厚度方向层叠的结构,也可以使其高容量化。另外,通过设计成折叠式、卷绕式等,可 以根据使用的形状以及用途而选定各种各样的形状,作为外观,可以采取圆筒形、方形、纽 扣形、硬币形或者扁平形等所希望的形状。此外,蓄电元件的形状并不局限于上述的形状。
[0089](实施例)
[0090] 下面基于实施例,就本发明进行具体的说明。但是,本发明并不受以下实施例的任 何限定。
[0091]〈实施例1>
[0092] 作为基板,使用具有1边为3cm的正方形表面、且厚度为0. 4mm的不锈钢基板而制 作出了蓄电元件。第1电极层不形成而将不锈钢基板兼作电极。在蓄电层中,使用硅有机 化合物作为绝缘材料,使用钛铌复合氧化物作为n型半导体粒子。以下就蓄电层的制造方 法进行详细的说明。首先,将庚酸钛盐、庚酸铌盐以及硅油与作为溶剂的二甲苯混合并进行 搅拌,从而制作出涂布液。涂布液中的钛和铌的重量比为40 : 60。接着,准备旋转涂布机, 一边使基板旋转,一边涂布涂布液,从而形成涂布膜。此时的转速设定为1200rpm。接着, 将上述涂布膜在50°C下放置10分钟左右而进行干燥。然后,将上述涂布膜在420°C下烧成 10分钟。通过这些工序,庚酸钛盐以及庚酸铌盐发生分解,从而形成在硅有机化合物绝缘 膜中分散的钛铌复合氧化物粒子。此外,以上述条件制作的涂布膜的膜厚大约为lum。接 着,使用金属卤化物灯对涂布膜照射紫外线。紫外线照射波长254nm下的照射强度设定为 130mW,照射时间设定为90分钟。以上为蓄电层的制造方法。
[0093] 接着,在蓄电层上,采用溅射法形成氧化镍膜作为p型半导体层。此时的氧化镍膜 的厚度为l〇〇nm。最后,采用溅射法形成铝膜作为第2电极。铝膜的膜厚为300nm。<
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