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Huang, Peihua. On-chip micro-supercapacitors based on nano-structured carbon materials

Huang, Peihua (2013). On-chip micro-supercapacitors based on nano-structured carbon materials.

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Résumé en francais

L'accroissement des fonctionnalités dans les appareils électroniques portables a pour conséquence des besoins de plus en plus importants en énergie et en puissance dans un espace limité. Les micro-batteries Li-ion sont les sources d'énergie les plus utilisées de nos jours. Mais ses inconvénients sont une faible tenue en puissance, une durée de vie limitée et une gamme de température restreinte. Micro-supercapacités à base de carbone, d'autre part, sont capables de fournir de l'énergie en peu de temps, offrant ainsi une forte puissance, de travailler à basse température avec une durée de vie illimitée. Cette thèse propose plusieurs micro-supercondensateurs à base de carbone, d'être intégrés sur un substrat de silicium avec d'autres composants de l'électronique ou des capteurs. Ils ont suscités beaucoup d'intérêt comme un remplacement potentiel ou effectif de micro-batteries, ou comme complément de ces mêmes micro-batteries permettant l'amélioration globale des performances du système d'alimentation. Le travail de thèse se concentre principalement sur les matériaux et les technologies adaptées pour permettre à la réalisation des micro-supercondensateurs. Deux types de micro-supercondensateurs sur puce avec motifs interdigitées ont été développés: l'un préparé par dépôt électrophorétique (EPD) de poudres de carbone ou nous étudierons la combinaison entre des matériaux de carbone de différentes natures et différents types d'électrolytes, l'autre par la chloration de carbure film en carbone (TiC-CDC ou SiC-CDC) sur la puce en silicium avec différentes techniques de microfabrication. Micro-supercondensateur à base de oignons de carbone par EPD montre une excellente capacité en puissance (vitesse de balayage allant jusqu'à 100 V / s) dans l'électrolyte organique, et une large gamme de température (50 ° C - 80 ° C) dans un mélange eutectique liquide ionique. Différentes techniques pour structurer les films de carbure ont été développées pour fabriquer un micro-supercondensateur à base de CDC: gravure ionique réactive (RIE) ou faisceau d'ions focalisé (FIB). Micro-supercondensateurs à base de films TiC-CDC montrent des résultats préliminaires prometteurs. Les technologies développées ouvrent la voie à une intégration pleine et effective des dispositifs de stockage d'énergie micro-taille sur-puce.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Brunet, Magali
Simon, Patrice
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS) - CNRS
Mots-clés libres :MEMS - Micro-supercondensateur - Oignons de carbone - Dépôt électrophorétique - Carbone dérivé de carbure - Gravure ionique reactive
Sujets :Electricite, électronique, automatique
Déposé le :12 May 2015 17:16