印度科学研究所(IISc)仪器与应用物理系(IAP)的研究人员设计了一种新型超微型超级电容器，这是一种能够存储大量电荷的微型设备。它也比现有的超级电容器更小、更紧凑，可用于从路灯到消费电子产品、电动汽车和医疗设备等许多设备。

这些设备中的大多数目前由电池供电。然而，随着时间的推移，这些电池失去了储存电荷的能力，因此保质期有限。另一方面，电容器由于其设计可以存储电荷更长的时间。例如，工作在 5 伏的电容器即使在十年后仍将继续以相同的电压工作。但与电池不同的是，它们不能持续放电，例如为手机供电。

另一方面，超级电容器结合了电池和电容器的优点 - 它们可以存储和释放大量能量，因此在下一代电子设备中备受追捧。

在目前发表在ACS Energy Letters上的研究中，研究人员使用场效应晶体管或FET作为电荷收集器制造了他们的超级电容器，而不是现有电容器中使用的金属电极。“使用FET作为超级电容器的电极是调整电容器电荷的新事物，”IAP教授，该研究的通讯作者Abha Misra说。

电流电容器通常使用基于金属氧化物的电极，但它们受到电子迁移率差的限制。因此，Misra和她的团队决定建造由交替的几个原子厚的二硫化钼层(MoS)组成的混合FET。2)和石墨烯 - 增加电子迁移率 - 然后连接到金触点。在两个FET电极之间使用固体凝胶电解质来构建固态超级电容器。整个结构建立在二氧化硅/硅基座上。

“设计是关键部分，因为您要集成两个系统，”Misra说。这两个系统是两个FET电极和凝胶电解质，一种离子介质，它们具有不同的充电容量。IAP的博士生，主要作者之一Vinod Panwar补充说，制造设备以获得晶体管的所有理想特性具有挑战性。由于这些超级电容器非常小，没有显微镜就无法看到它们，并且制造过程需要高精度和手眼协调。

一旦超级电容器被制造出来，研究人员就通过施加各种电压来测量设备的电化学电容或电荷保持能力。他们发现，在某些条件下，电容增加了3000%。相比之下，仅包含MoS的电容器2在没有石墨烯的情况下，在相同条件下电容仅提高了18%。

未来，研究人员正计划探索是否取代MoS。2与其他材料可以进一步增加其超级电容器的电容。他们补充说，他们的超级电容器功能齐全，可以通过片上集成部署在电动汽车电池等储能设备或任何小型化系统中。他们还计划申请超级电容器的专利。