JP2017532787A - コンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタの製造方法、及びコンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタ - Google Patents
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Abstract
Description
機能層、その上に配置された二次元材料からなる層、その上に配置された電気絶縁材料からなる層、その上に配置された別の機能層、その上に配置された二次元材料からなる別の層、その上に配置された電気絶縁材料からなる別の層;
又は
電気絶縁材料からなる層、その上に配置された機能層、その上に配置された二次元材料からなる層、その上に配置された電気絶縁材料からなる別の層、その上に配置された別の機能層、その上に配置された二次元材料からなる別の層。
シリコン基材上に、ポリマーからなる犠牲層を施す。この上に、熱蒸着を用いて、10nmの厚みを示す銅からなる機能層を施す。この機能層の表面上に、気相堆積(化学気相堆積(CVD))を用いて、グラフェンからなる層を、1原子層の厚さの二次元材料からなる層として成長させ、ここで、機能層とグラフェン層とは、巻き取り方向で右縁部を超えて、後に堆積されるべきAl2O3層を超えて犠牲層の上にまで位置決めされる。引き続き、原子層堆積(Atomic Layer Deposition (ALD))を用いて、機能層及びグラフェン層の上方にAl2O3からなる層を10nmの厚みで施すが、ここで、巻き取り方向で右縁部で、グラフェン層のストリップはAl2O3層で被覆されない。その後、熱蒸着を用いて、銅からなる第2の機能層をAl2O3からなる層の上方に施し、かつこの第2の機能層上に、CVDを用いて、第2のグラフェン層を成長させ、ここで、第2の機能層及び第2のグラフェン層は、巻き取り方向の左縁部にわたって、Al2O3層を超えて犠牲層の上にまで配置される。この上に、ALDを用いてAl2O3からなる第2の層を施すが、ここで、巻き取り方向の左縁部で、グラフェン層のストリップは、Al2O3層で被覆されない。これらのそれぞれの第2の層は、それぞれ第1の層と同じ厚みを示す。
突出する層領域のない、巻き取られた積層体は、幅50μm及び厚み20μmを示す。
巻き取られた積層体の幅の両側に突き出た、グラフェン層を備えた機能層を、銅と接続し、ケーシング内にパッケージングする。
2 犠牲層
3 二次元の層を含む機能層
4 絶縁層
Claims (19)
- コンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタの製造方法であって、基材上に、少なくとも2つの機能層と、それぞれの機能層上に配置された、二次元材料からなる少なくとも2つの層と、前記二次元材料からなる少なくとも2つの層を備えたそれぞれの前記少なくとも2つの機能層の間に、電気的な絶縁のために配置された、電気絶縁材料からなる少なくとも2つの層から、この順番で構成される積層体であって、前記二次元材料からなる層が、前記機能層と少なくとも部分的に素材接触による結合を示す積層体を製造するか、又は、二次元材料からなる少なくとも2つの層と、電気絶縁材料からなる少なくとも2つの層からなる積層体であって、前記二次元材料からなる少なくとも2つの層の間に、電気的な絶縁のために配置された、電気絶縁材料からなる少なくとも1つの層が配置された積層体を製造し、かつ前記二次元材料からなる層を備えた前記少なくとも1つの機能層又は前記二次元材料からなる1つの層は、一方の側で、巻き取り方向に対してほぼ交差する方向で、前記積層体の幅を越えて突き出るように配置され、かつ前記二次元材料からなる第2の層を備えた前記少なくとも第2の機能層又は前記二次元材料からなる第2の層は、他方の側で、巻き取り方向に対してほぼ交差する方向で、前記積層体の幅を越えて突き出るように配置され、引き続き前記基材上の前記積層体を巻き取り、巻き取られた素子の幅を越えてそれぞれスパイラル状に突出する層を、少なくとも部分的に素材接触により互いに結合し、かつ電気接続部と接続する、コンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタの製造方法。
- 前記基材上に前記積層体を歪んだ状態で配置し、好ましくは前記積層体の歪みの勾配を基材表面に対して垂直方向に整列させ、引き続き積層体を巻き取る、請求項1に記載の方法。
- 前記基材上に犠牲層を施し、引き続き前記犠牲層上に前記積層体を配置し、引き続き前記犠牲層を少なくとも部分的に除去する、請求項1に記載の方法。
- 前記積層体の巻き取りを液体中で実施し、引き続き巻き取られた積層体を乾燥させる、請求項1に記載の方法。
- 前記積層体の巻き取りを、水又は水溶液又は溶媒又は溶媒混合物からなる液体中で実施する、請求項4に記載の方法。
- 巻き取られた積層体の乾燥を、15℃〜400℃の温度で実施する、請求項4に記載の方法。
- ニッケル又は銅と一緒に接続された二次元材料を、電気接続部と接続する、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法により製造された、機能層と少なくとも部分的に素材接触による結合を示す二次元材料からなるそれぞれ少なくとも1つの層を備えた少なくとも2つの機能層と、電気絶縁材料からなる少なくとも2つの層とから構成されるか、又は二次元材料からなる少なくとも2つの層と、電気絶縁材料からなる少なくとも2つの層から構成されるコンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタであって、前記二次元材料からなる層を備えた前記機能層又は前記二次元材料からなる層は、前記電気絶縁材料からなる層によりそれぞれ絶縁されるように互いに分離されて配置されていて、かつ互いに積み重なって配置されたこれらの層は巻き取られていて、かつ前記二次元材料からなる少なくとも1つの層を備えた前記少なくとも1つの機能層又は前記二次元材料からなる少なくとも1つの層は、一方の側で、巻き取り方向に対してほぼ交差する方向で、その全幅の少なくとも5%が、前記巻き取られた積層体の幅を越えて突き出るように配置されていて、かつ前記二次元材料からなる少なくとも第2の層を備えた前記少なくとも第2の機能層又は二次元材料からなる少なくとも第2の層は、他方の側で、巻き取り方向に対してほぼ交差する方向で、その全幅の少なくとも5%が、前記巻き取られた積層体の幅を越えて突き出るように配置されていて、かつ前記巻き取られた積層体のそれぞれの側で全てスパイラル状に突出する、前記二次元材料からなる少なくとも1つの層を備えた機能層又は前記二次元材料からなる少なくとも1つの層は、少なくとも部分的に素材接触により互いに結合されていて、かつ電気接続されている、コンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタ。
- 前記キャパシタは、巻き取られた状態で最大200μmの外径を示す、請求項8に記載のコンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタ。
- 二次元材料として、グラフェンが存在する、請求項8に記載のコンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタ。
- 機能層として、銅又はニッケルのような導電性材料が存在する、請求項8に記載のコンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタ。
- 電気絶縁材料として、Al2O3又はTiO2が存在する、請求項8に記載のコンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタ。
- 前記二次元材料からなる層を備えた前記機能層又は前記二次元材料からなる層は、それぞれの側方部において、巻き取り方向に対してほぼ交差する方向で、その全幅の少なくとも5〜30%が、前記巻き取られた積層体の幅を越えて突出するように配置されている、請求項8に記載のコンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタ。
- 巻き取られた積層体は、機能層、その上に配置された二次元材料からなる層、その上に配置された電気絶縁材料からなる層、その上に配置された別の機能層、その上に配置された二次元材料からなる別の層、その上に配置された電気絶縁材料からなる別の層から実現されているか、
又は、巻き取られた積層体は、電気絶縁材料からなる層、その上に配置された機能層、その上に配置された二次元材料からなる層、その上に配置された電気絶縁材料からなる別の層、その上に配置された別の機能層、その上に配置された二次元材料からなる別の層から実現されている、請求項8に記載のコンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタ。 - 巻き取られた積層体は、二次元材料からなる層、その上に配置された電気絶縁材料からなる層、その上に配置された二次元材料からなる別の層、その上に配置された電気絶縁材料からなる別の層から実現されているか、
又は、巻き取られた積層体は、電気絶縁材料からなる層、その上に配置された二次元材料からなる層、その上に配置された電気絶縁材料からなる別の層、その上に配置された二次元材料からなる別の層から実現されている、請求項8に記載のコンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタ。 - 二次元材料からなる2つの層を備えた2つの機能層及び電気絶縁材料からなる2つの層のみが存在するか、又は二次元材料からなる2つの層及び電気絶縁材料からなる2つの層のみが存在する、請求項8に記載のコンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタ。
- 前記二次元材料からなる層は、前記機能層と完全な素材接触により結合している、請求項8に記載のコンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタ。
- 前記二次元材料からなる層は、5原子以下、好ましくは1〜2原子層の厚みを示す、請求項8に記載のコンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタ。
- 前記二次元材料からなる層は、前記機能層の全体に又は一部に成長させて配置されている、請求項8に記載のコンパクトなマイクロキャパシタ又はナノキャパシタ。
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