Vedci vytvorili výkonnú 3D mikrobatériu pre mikročipy

Ved­ci kom­bi­ná­ciou 3D ho­log­ra­fic­kej li­tog­ra­fie a 2D fo­to­li­tog­ra­fie vy­tvo­ri­li 3D mik­ro­ba­té­riu in­teg­ro­va­teľ­nú do či­pu pre mik­roelek­tro­nic­ké za­ria­de­nia. Mik­ro­ba­té­rie mô­žu do­dá­vať ener­giu na sku­toč­nom mies­te spot­re­by ener­gie a umož­nia mi­nia­tu­ri­zá­ciu elek­tro­nic­kých za­ria­de­ní, ako aj zvý­še­nie ich vý­kon­nos­ti.

„Tá­to 3D mik­ro­ba­té­ria po­nú­ka vý­ni­moč­ný vý­kon a šká­lo­va­teľ­nosť a mys­lí­me si, že bu­de mať vý­znam v mno­hých ob­las­tiach ap­li­ko­va­nia,“ po­ve­dal Paul Brown, pro­fe­sor ve­dy o ma­te­riá­loch na Illi­nois­kej uni­ver­zi­te v mes­te Ur­ba­na-Cham­paign.

Mik­ro­za­ria­de­nia oby­čaj­ne vy­uží­va­jú na­pá­ja­nie mi­mo či­pu pre prob­lé­my s mi­nia­tu­ri­zá­ciou tech­no­ló­gií na ucho­vá­va­nie ener­gie. Ma­lič­ká vy­so­koe­ner­ge­tic­ká a vy­so­ko­vý­kon­ná ba­té­ria na či­pe by bo­la veľ­mi žia­du­ca pre rôz­ne za­ria­de­nia, ako sú dis­tri­buo­va­né bez­drô­to­vé sen­zo­ry a vy­sie­la­če, mo­ni­to­ry či pre­nos­né a im­plan­to­va­teľ­né zdra­vot­níc­ke po­môc­ky.

S pos­tup­ným zmen­šo­va­ním sní­ma­čov, bez­drô­to­vých ko­mu­ni­kač­ných za­ria­de­ní, sys­té­mov na mo­ni­to­ro­va­nie zdra­via a auto­nóm­nych mik­roelek­tro­me­cha­nic­kých sys­té­mov ras­tie do­pyt po mi­nia­tu­ri­zo­va­ných in­teg­ro­va­ných ener­ge­tic­kých zdro­joch.

Ho­ci ten­kovrstvo­vé ba­té­rie sú vhod­né na in­teg­rá­ciu na čip, ich ener­gia a vý­kon na jed­not­ku plo­chy sú ob­me­dze­né. Troj­roz­mer­né elek­tró­do­vé konštruk­cie ma­jú po­ten­ciál po­núk­nuť ove­ľa viac vý­ko­nu a ener­gie na jed­not­ku plo­chy. No pred­chá­dza­jú­ce sna­hy vied­li k pro­to­ty­pom 3D mik­ro­ba­té­rií s pev­ný­mi elek­tró­da­mi, a te­da s níz­kym vý­ko­nom.

No­vá 3D mik­ro­ba­té­ria je vy­ro­be­ná kom­bi­ná­ciou 3D ho­log­ra­fic­kej li­tog­ra­fie s kon­ven­čnou fo­to­li­tog­ra­fiou, čo umož­ňu­je pries­to­ro­vé roz­mies­tne­nie elek­tród na pod­kla­de. Tak­to vy­tvo­re­ná mik­ro­ba­té­ria vy­ká­za­la pô­so­bi­vý vý­kon – špič­ko­vý prúd 500 μA z ba­té­rie s hrúb­kou 10 μm a plo­chou 4 mm²(200 cyk­lov pri 12 % úbyt­ku ka­pa­ci­ty).

Vďa­ka 3D ho­log­ra­fic­kej tech­ni­ke vzo­ro­va­nia, v kto­rej nie­koľ­ko op­tic­kých lú­čov inter­fe­ru­je vnút­ri fo­to­re­zis­ten­tnej lát­ky, sa vy­tvá­ra žia­du­ca 3D štruk­tú­ra, ba­té­ria má pra­vi­del­ne štruk­tú­ro­va­né po­réz­ne elek­tró­dy, čo uľah­ču­je rých­ly pre­nos elek­tró­nov a iónov v ba­té­rii, kto­rá po­nú­ka vý­kon po­dob­ný su­per­kon­den­zá­to­ru.

Ved­ci z Illi­nois­kej uni­ver­zi­ty vy­tvo­ri­li účin­nú me­tó­du vý­ro­by, kto­rá je kom­pa­ti­bil­ná so sú­čas­ný­mi vý­rob­ný­mi tech­no­ló­gia­mi v ob­las­ti mik­roelek­tro­ni­ky.

Zdroj:itnews.sk