Atomic Layer Deposition Alumina-Passivated Silicon Nanowires: Probing the Transition from Electrochemical Double-Layer Capacitor to Electrolytic Capacitor

Autor: Anthony Valero, Dmitry Aldakov, Dorian Gaboriau, Saïd Sadki, Maxime Boniface, Pascal Gentile, Thierry Brousse
Přispěvatelé: Synthèse, Structure et Propriétés de Matériaux Fonctionnels (STEP), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA ), Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Institut des Matériaux Jean Rouxel (IMN), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Silicon Nanoelectronics Photonics and Structures (SiNaps), PHotonique, ELectronique et Ingénierie QuantiqueS (PHELIQS), ANR-12-BS09-0032,ISICAP,Supercondensateurs à base de Nanostructures de Si(2012), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: ACS Applied Materials & Interfaces
ACS Applied Materials & Interfaces, 2017, 9 (15), pp.13761-13769. ⟨10.1021/acsami.7b01574⟩
ACS Applied Materials & Interfaces, Washington, D.C. : American Chemical Society, 2017, 9 (15), pp.13761-13769. ⟨10.1021/acsami.7b01574⟩
ISSN: 1944-8252
1944-8244
DOI: 10.1021/acsami.7b01574⟩
Popis: Silicon nanowires were coated by a 1–5 nm thin alumina layer by atomic layer deposition (ALD) in order to replace poorly reproducible and unstable native silicon oxide by a highly conformal passivating alumina layer. The surface coating enabled probing the behavior of symmetric devices using such electrodes in the EMI-TFSI electrolyte, allowing us to attain a large cell voltage up to 6 V in ionic liquid, together with very high cyclability with less than 4% capacitance fade after 106 charge/discharge cycles. These results yielded fruitful insights into the transition between an electrochemical double-layer capacitor behavior and an electrolytic capacitor behavior. Ultimately, thin ALD dielectric coatings can be used to obtain hybrid devices exhibiting large cell voltage and excellent cycle life of dielectric capacitors, while retaining energy and power densities close to the ones displayed by supercapacitors.
Databáze: OpenAIRE
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