電子與信息工程學(xué)院微電子科學(xué)與工程專業(yè)本科生林銘浩，在張齊艷助理教授的指導(dǎo)下，以第一作者身份在國際頂級期刊Chemical Engineering Journal（中科院大類1區(qū)，影響因子13.3）發(fā)表了題為“Sandwich-structured polymer dielectrics exhibiting significantly improved capacitive performance at high temperatures by roll-to-roll physical vapor deposition”的研究論文。同時，作為第二作者，他還在中文核心SCI期刊《物理學(xué)報》上發(fā)表了題為“熱塑性聚酰亞胺/氧化鋁三明治結(jié)構(gòu)柔性電介質(zhì)薄膜的設(shè)計制備及其高溫介電儲能性能”的研究論文。這兩篇論文的通訊作者均為深圳大學(xué)張齊艷助理教授。這兩篇論文的發(fā)表，充分展示了電子與信息工程學(xué)院近年來在推動本科生參與學(xué)術(shù)研究、優(yōu)化教師教學(xué)科研條件、營造濃厚學(xué)術(shù)氛圍、助力師生成長等方面取得的顯著成效。

論文簡介：

介電電容器具有功率密度高、充放電速度快、損耗低及循環(huán)穩(wěn)定性好等優(yōu)點, 在先進電子和電力系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的應(yīng)用。聚合物電介質(zhì)憑借其高擊穿強度、柔性和易加工等優(yōu)點, 成為高電壓電容器的首選材料。然而, 其較低的溫度穩(wěn)定性難以滿足新能源汽車和光伏發(fā)電等新興領(lǐng)域?qū)Ω吖ぷ鳒囟鹊男枨?。在本研究中，采用卷對卷磁控濺射工藝制備了以氧化鋁（Al₂O₃）為鍍層的三明治結(jié)構(gòu)聚苯硫醚（PPS）薄膜。Al₂O₃鍍層的引入提高了電極/電介質(zhì)界面的肖特基勢壘高度，從而阻礙了電荷從電極注入并抑制了高溫下的電導(dǎo)損耗。與純PPS薄膜相比，三明治結(jié)構(gòu)的PPS薄膜在高溫下表現(xiàn)出顯著提高的擊穿強度和增強的電容性能。此外，所采用的卷對卷磁控濺射工藝與大規(guī)模電容器薄膜的生產(chǎn)高度兼容。因此，該三明治結(jié)構(gòu)的PPS薄膜在解決高溫電容能量儲存所需的高性能、高質(zhì)量聚合物薄膜的可規(guī)模化制備挑戰(zhàn)方面展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

圖1. 卷對卷磁控濺射工藝制備的PPS/Al₂O₃高溫電容膜示意圖及其性能表征。

此外，在具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(T_g)的熱塑性聚酰亞胺(TPI)薄膜表面采用物理氣相沉積技術(shù)（PVD）沉積氧化鋁(Al₂O₃)鍍層, 制備了有機/無機三明治結(jié)構(gòu)的Al₂O₃/TPI/Al₂O₃電介質(zhì)薄膜。氧化鋁鍍層不僅與TPI之間具有優(yōu)異的界面結(jié)合性, 同樣提高了肖特基勢壘, 抑制了電極電荷的注入, 從而降低了高溫下的漏電流, 并提高了擊穿強度。制備的Al₂O₃/TPI/Al₂O₃三明治結(jié)構(gòu)薄膜在高溫下獲得了優(yōu)異的放電能量密度(U_d)和充放電效率(η)。在150和200 ℃高溫下,η> 90%時的U_d分別達(dá)到4.06和2.72 J/cm3, 相比純TPI薄膜提升了98.0%和349.4%.

圖2. 采用物理氣相沉積（PVD）技術(shù)制備的有機/無機三明治結(jié)構(gòu)Al₂O3/TPI/Al₂O₃高溫電容薄膜的結(jié)構(gòu)與性能。

原文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724070773?via%3Dihub

https://wulixb.iphy.ac.cn/article/doi/10.7498/aps.73.20240838