納米技術(shù)的快速發(fā)展為現(xiàn)代微電子工藝和技術(shù)提供了新的活力，微納米電子器件正從單一功能的獨立部件向著具有多功能納米集成組件發(fā)展。將各種納米電子器件與能量轉(zhuǎn)換與存儲器件組裝在一起，實現(xiàn)自身供電的芯片集成系統(tǒng)，可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的微型化與輕質(zhì)化，并有望實現(xiàn)多功能、可持續(xù)、無線、無需外部電池供能的自驅(qū)動系統(tǒng)。 

最近，中科院半導(dǎo)體所超晶格國家重點實驗室沈國震研究員率領(lǐng)的研究小組，巧妙的利用微加工工藝，將石墨烯基微型柔性超級電容器與半導(dǎo)體納米線光電探測器件在片內(nèi)集成，實現(xiàn)了全柔性自供電光電探測系統(tǒng)。該研究首先采用光刻工藝在柔性薄膜基底上制備出叉指狀石墨烯微型超級電容器，然后通過對微型電容器的電極結(jié)構(gòu)進行了簡單巧妙的改進，將具有可見光探測功能的硫化鎘納米線集成在石墨烯微型柔性超級電容器上，得到了無需外加電源持續(xù)供電的集成自驅(qū)動光探系統(tǒng)。此微型電容器獲得了的896.77 μF/cm²面積比電容值和8.01 F/cm³體積比電容值，在0.782 W/cm³的功率密度下可獲得0.621 mWh/cm³的最大能量密度。在微型超級電容器提供的電壓驅(qū)動下，硫化鎘光探測器件可以得到34.50的電流開關(guān)比，光響應(yīng)能力和恢復(fù)能力與外接驅(qū)動電源得到的結(jié)果一致。此外，驅(qū)動電壓的大小也可通過調(diào)整微型電容器的集成規(guī)模進行控制，從而實現(xiàn)成倍增加的光響應(yīng)性能。 

　　該項工作為全柔性多功能一體化微納系統(tǒng)提供了一個新的思路。經(jīng)過進一步的研究和改進，耦合合適的光電轉(zhuǎn)換器件，這種自供電系統(tǒng)有望實現(xiàn)高度的集成性和便攜性。該項工作得到了國家自然科學(xué)基金等項目支持。研究成果發(fā)表在Nano Energy (2015, 13, 131-139)期刊上。全文鏈接如下：http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2015.02.027. 

　　 

　　圖1. 柔性石墨烯基微星超級電容器及自供電光電探測系統(tǒng)。