激光辅助制备有序孔钽箔及其电容性能研究

作     者：王文波 康俊 李年 蒲靖文 孔明光 王振洋 WANG Wenbo;KANG Jun;LI Nian;PU Jingwen;KONG Mingguang;WANG Zhenyang

作者机构：中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2024年第53卷第20期

页      面：198-207页

核心收录：

学科分类：1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 13[艺术学] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(52171053) 

主　　题：激光刻蚀技术 电化学腐蚀 有序孔阵列钽箔 钽电容器 电容性能 

摘      要：目的改善商业钽箔作为钽阳极材料时比容量有限的问题。方法提出了一种利用激光刻蚀技术和电化学腐蚀相结合的工艺在商业钽箔上构筑有序孔用于提升其储电能力的方法,对处理前后钽箔的表面形貌、结构特征以及电容性能发生的变化进行表征。结果利用15 V的电压阳极氧化处理预先在钽箔表面生长一层Ta_(2)O_(5),其具有的厚度更好地适应了1064nm激光的重复扫描。Ta_(2)O_(5)层在激光的作用下被有效去除,电子显微镜的表征结果显示,钽箔表面形成有序分布的阵列型微结构,为钽箔在电化学腐蚀过程中的孔生长提供了范围,这种独特的结构也为钽箔的电化学反应提供了更丰富的活性位点。比电容量的测试结果显示,有序孔钽箔在1mol/L的H2SO4电解质溶液中具有247.4n F/mm^(2)的优异面积比容量,与未处理的商业钽箔21.7nF/mm^(2)的面积比容量相比提升了近11.4倍。结论通过对商业钽箔进行特殊的孔结构设计,可以显著提升其作为电极时的比容量,利用激光刻蚀和电化学腐蚀的双重作用来控制钽箔上孔隙生长的有序性,有望为下一代钽电解电容器阳极材料的研究提供设计思路。